來源:充電頭網
距離 USB-IF 發布 PPS 已經過去四年,最近 USB PD3.0 也將升級為 USB PD3.1。新的 USB PD3.1 快充標準將支持最高 48V 的電壓輸出,充電功率同步提升至 240W。
目前 PPS 已經是安卓陣營占有率非常高的快充形式,而 USB PD3.1 則有更大的野心,比如將 " 萬物皆可快充 " 貫徹到底!
USB 3.1 ≠ USB PD 3.1
很多人看到 USB PD3.1,可能眼睛一花看成 USB 3.1,所以請允許我們浪費一些筆墨對此稍作分辨。
USB 3.1 是一種數據傳輸方面的傳輸標準,這個家族以 USBX.X 命名也有一段復雜的往事,經常讓消費者摸不著頭腦。
USB PD,英文全稱為 USB Power Delivery。USB PD3.1 則是目前 PD 快充的最新標準,主要在充電速度和兼容性上發力。
在 USB PD3.1 之前,我們使用最久,感知最強的就是那個經常在各種充電評測、拆解中看到的 USB PD3.0。再往前,就屬于 " 遠古時期 " 了。
簡單說,兩者都依托 USB 接口(其中 USB-C 出場率最高),USB 3.1 負責定義數據傳輸速度,USB PD3.1 則負責充電功率和兼容性。
即是輝煌,也是包袱
USB PD3.0 問世于 2015 年,在蘋果為代表的巨頭集體推動下,目前已經有相當大的 " 勢能 "。PD 快充從手機、平板電腦、筆記本電腦站穩腳跟后,逐漸向顯示器、新能源汽車、電動工具、IoT 設備等市場邁進。
僅以手機為例,權威市調機構 IDC 發布的最新數據顯示,2020 年全球智能手機出貨量達 12.9 億部。其中蘋果的 2.061 億部 iPhone 便兼容 USB PD3.0 快充,其他品牌的快充或多或少都和 USB PD3.0 有些關系。
這里要插一句,蘋果絕對是 PD 快充推廣的最大 " 功臣 "。據了解,蘋果公司自 2017 年推出 iPhone 8 系列手機以來,目前已陸續發布了 14 款支持 PD 快充的 iPhone 機型。其中,2020 年推出的 iPhone 12 系列更是開創性的取消了標配充電器;僅這一款機型就給市場增加了上億臺 USB PD 快充設備,并讓數十億規模的 PD 快充配件的市場得到釋放。
除了普及度高,當年 USB-IF 發布 PD1.0 標準時,曾描繪的最高可達 100W 供電能力的美好想象也已經實現。現在隨便一搜就有很多支持 100W PD 快充充電器,大多還是氮化鎵,消費者可以根據自己的需求和喜好進行挑選。
雖然通用的 100W 很美好,但手機廠商并不滿足,在各種私有協議下突破 100W。私協終究只是私協,通用性永遠是七寸。
不過 USB-IF 也有些無奈,由于端子和線纜的限制,USB-C 傳輸電流限制為 5A,USB PD3.0 的電壓為 20V,100W 的功率已經是頂天的了。某種意義上,曾經規劃的 100W 輝煌愿景,現在已經成為 " 歷史的包袱 "。
作為有志于 " 一統天下 " 的超級協議,USB PD3.1 自然不能忽略大眾的需求。本次更新之下,USB PD3.1 通過擴展電壓至 48V,電流 5A 不變,使得承載的功率提高到 240W。
萬物皆可快充
很多東西看起來簡簡單單,多年以后回望時卻發現,當時邁出了關鍵性的一大步。
USB PD3.1 也是這樣。從技術上講,本次規范僅新增 28V、36V、48V 三個電壓檔位,分別對應的是 6 節電池、8 節電池和 10 節電池的應用。
但放眼智能設備的大潮,這次 PD 快充標準拓展了眾多全新的應用領域,包括電腦、服務器、電機驅動和通信電源等。
很多人覺得筆者在替 USB PD3.1 吹牛皮,那就以電動工具市場簡單舉個例子。目前內置電池的電動工具普及度越來越高,僅 2020 年電動工具的出貨量達到了 4.9 億臺,而大部分電動工具都是采用多串的鋰電池組供電,USB PD3.1 標準的發布將推動電動工具從傳統線性充電向 USB PD 快充的迭代,并可簡化充電電路設計,降低總體成本并改善快充體驗。
除此之外,USB PD3.1 標準還可應用于安防領域 POE 供電、兩輪電動車、IOT 物聯網設備等領域,優化設備成本。
可以說,USB PD 3.1 開啟了萬物皆可快充時代的大門!
真環傳
蘋果以環保之名取消 iPhone 的充電器,但又因為維修政策被指 " 賬面環保 "。筆者認為,USB PD 的廣泛普及才是真環保。
鑒于羅老師直播賣貨開啟《真還傳》,咱也用個諧音梗(別扣錢)—— USB PD 的發展史便是《真環傳》。而 USB PD3.1 便是這部 " 好書 " 的重要篇章。
在徹底的無線時代來臨之前,接口是必不可少的。如上圖所示,USB 接口中,Type-C 漸成主流,但在無數設備中,仍然有許多不同的接口,這就要不同的線材來搭配使用。即使是歷史發展問題,即使考慮到各行業都有自己的 " 行規 ",但是不通用的線材本質上就是浪費,而且是極大的浪費。
USB PD3.1 的野心便在于此,把 USB PD 的應用由傳統的手機和筆記本電腦供電,擴充到更廣泛的領域,讓 USB PD 成為真正大一統的供電標準。
因為 USB PD 是有強大基礎的通用標準,已經有無數產品主動兼容 PD,整體規模相當龐大。這種慣性讓 PD 的成長伴隨著新技術,新工藝的應用,競爭力十足。
到了那個時候,不管是充電器、線材、還是各種設備,都兼容 PD 協議。一款充電器可以給手機充電,可以給電腦供電,也可以用在電動螺絲刀上,甚至還可以給小電驢充電。
一方面生活中大部分設備都通用一種充電方式,大家也不用換來換去,甚至出遠門只帶一套充電設備即可;另一方面咱們消費者在快充普及完成的差不多時,商家真的不用再配充電器、線材這些,我們也不用另外花錢買一些 " 可能用不著另外花錢的東西 ",雙方都省錢省事。
按照這個趨勢發展下去,重復制造減少啦,電子垃圾變少啦,世界都更美好啦。而且這筆賬也可以從 " 規模效應 " 來算:制造規模越大,各方面議價能力就越強,研發投入也被攤薄,最終制造成本下降。并且在這個過程中,整個行業會越來越成熟,消費者不僅有更多的選擇,更有可能買到物美價廉的優質產品。
總的來說,USB PD3.1 推動 " 連接 " 和充電這兩件事情更加統一,從根本上降低了智能設備在充電上的 " 消耗 "。筆者相信 USB PD3.1 可以對地球環保、減少電子垃圾,萬物互聯起到重要的推動作用。
PD 3.1 × GaN
這幾年,說到 USB PD,就不能不提 GaN。
憶往昔,PD 快充和 GaN 氮化鎵作為好朋友好兄弟,一實一虛互相促進,終成佳話。據統計,目前已有數十家主流電源廠商開辟了氮化鎵快充產品線,推出的氮化鎵快充新品多達數百款。
甚至就連蘋果也將在 2021 年推出氮化鎵快充,那必須兼容 PD 快充呀!
讓整個行業歡欣鼓舞的是,氮化鎵已經寫入十四五規劃,這意味著國家層面的大力扶持。
就消費電源產業而言,隨著氮化鎵技術及市場化應用逐漸成熟,大規模量產將帶來巨大的成本優勢,未來的快充市場也將被氮化鎵技術徹底激活,不斷刺激傳統快充配件市場全面開啟產品迭代模式。
氮化鎵是硬件,協議層面必須要抓住機會,和兄弟一起闖天下。氮化鎵已經通過市場多年檢驗,可靠性沒有問題。筆者大膽猜測,USB-IF 協會選擇在這個時間點推出 USB PD3.1,未嘗沒有和氮化鎵協同進步的考慮。
放眼未來,更小更精致的氮化鎵充電器,可以為更大、更多、更廣泛的設備進行更快的充電,并且在大規模生產之下成本被良好的控制住,這就是 PD 3.1 × GaN 的威力,也是筆者心中美好的充電藍圖。
一些評論
當然了,任何事物的發展都需要一個過程,中間可能會發生任何事情,也會有或贊同或不同的聲音。PD 3.1 剛官宣幾天,各大平臺已經開始熱議,有人期待未來的游戲本,也有人擔心各種安全問題。
先看微信公眾號評論,充電頭網之前的文章「快充技術重大更新,USB PD3.1 發布,支持 48V 和 240W 輸出」,評論區熱鬧異常。
有人說:快可以充電動車了;還有人更夸張:整到 72V,就能充俺的電動三輪了。
大家都是明白人呀,兩輪小電驢有指望,電動三輪可能等的時間比較長嘍。
也有朋友很有經驗,直言:線材又要更新了。
還有人表示利好游戲本,可以拋棄大磚頭了。筆者也是這么認為的。
更有 " 法師 " 關注產業,認為對供應鏈齊全的中國廠商有利。
不過微博上就有人認為 " 行業標準制定牢牢掌握在歐美技術集團 "。
但值得注意的是,本次 USB PD3.1 規范的制訂中,華為、小米、立訊精密、慧能泰等多家國內公司都積極參與其中,為新標準做出了重要貢獻,被寫入標準起草企業目錄。
微博上還有人非常注意 48V 的電壓的安全問題,也有人說:50V 以下電不死人。
大家對安全的關心非常有道理。USB-IF 作為制定方,自然也考慮的非常細致。在 USB PD3.1 標準下,USB Type-C 線纜分 20V 等級的普通線纜和 50V 等級的 EPR 線纜兩種規格。超過 100W 的功率輸出,不僅需要使用 EPR(擴展功率)的 5A 線纜,而且還必須在 Source,Sink 和 Cable 之間通過 EPR 特定信息握手才能由 SPR 進入到 EPR;如果線纜是固定在充電器上的 Captive cable,則只需要 Source 和 Sink 之間握手即可。
充電頭網總結
USB PD3.1 規范的推出,除了以上利好之外,還對快充芯片、產品設計、產業制造都有重要的影響,甚至市場可能迎來一次小小的洗牌。
對消費者而言,在不遠的未來,我們的生活習慣都有可能被這種真正大一統的供電標準所改變,至少一套充電設備走天下很容易實現,讓我們期待那一天的到來吧 !