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新一代 USB 电力传输规格底定,USB-IF 公布 Power Deliver

发布时间:2020-07-13   浏览量:852   

 

新一代 USB 电力传输规格底定,USB-IF 公布 Power Deliver

前一段时间可正反拔插的 USB 3.1 Type-C 接头规範正式完成,除了没有方向性限制以外,其中也提到电力传输可达 100 瓦,为了达到要求,负责制定 USB 3.1 规範的 USB 3.0 Promoters Group 也在日前完成了新版 USB 电力传输规範的制定,公开 USB Power Delivery v2.0 规格,同时也在原本的 USB Class 定义了新的分类 Billboard Device Class v1.0 。

以现代人对于 USB 用在充电方面的惯用程度,应该多少对于不同时期规格能提供的电力大概都有所了解,从最早的 5V, 150mA,但现在常见的 USB 2.0 提供了 5V, 500mA,然后来到了 USB 3.0 的 5V, 900mA,为了追上充电需求后面追加出现了 Battery Charging 规格而来到 5V, 1.5A。而新规範提供的高瓦数当然不是採取将传输电流提升到 20A 这样单纯且不经济的做法。如同早先在网路上的消息一般,USB 3.1 除了原本的 5V 以外,另外提供了 12V、20V 不同的电压,这样子电流量便可以控制在较为安全的 5A 以内。

当然以这样的电压组态来看,我们或许可以看到未来使用电力输入接口是 USB 接座形式的 USB 外接盒、或者是笔记型电脑。

随着 USB Power Delivery v2.0 的更新,提供了更多的弹性。首先充电电流传输的方向是不固定的,比如说常见的变形平板,在平版本身与外挂的键盘通常都各自具有电池,在 USB PD 2.0 规範下,键盘内的电池可以透过平板与键盘间的连结,从平版的充电器经由平板替键盘充电,一旦拔除充电器,则电流可以马上由键盘来驱动平板。另一个例子正是前面提到的,外部的充电器可以透过任意的 USB Port 替笔记型电脑充电,但同时其他的 USB PORT 也可以像一般状态使用,由电脑提供电力给外部装置。

另一个变化是,USB 装置现在必须交涉通知所需的电力,若有新的 USB 装置加入,则原先已存在的装置可以透过交涉调整供给量。举例来说,当我们使用电脑上的 USB Port 替手机充电,原先手机可能会在较高电流的模式下工作让电可以快点充满;当我们插入 USB 硬碟外接盒、阵列盒这类装置时,电脑可以暂时降低供给手机的电力,让更多的电流可以应付硬碟机马达开始运转瞬间的暂态,等到开始正常工作后又能够重新供给较多的电力给手机进行充电。

为了完成这样的功能,PD 2.0 规範内允许定义多种替代模式 (Alternate Modes),系统可以与装置进行交涉并且允许在不同模式间切换,而这些 Alternate Modes 可以透过 Structured Vendor Defined Messages(Structured VDMs)来定义,透过 USB 3.1 Type C 中的 CC Pin 来沟通,甚至可将内部的 PIN 重新定义挪作他用。

新一代 USB 电力传输规格底定,USB-IF 公布 Power Deliver

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另一个与电力传输有关的新规格则是 Billboard Device Class 这个新的 USB 装置分类。

与我们平常知道 Device Class 拿来定义独立装置、或是 USB 的功能的用法不同,这个新分类将会定义如何将 Device Container 内的替代模式告知 HOST 的方法(Method),也包含了人类可读的支援讯息。不过这个 Device Class 并不会定义切换 Alternate Mode 的方法论 (Methodology),因为在 PD 2.0 规範内已有详细的定义。

新一代 USB 电力传输规格底定,USB-IF 公布 Power Deliver

新增添的 Billboard Device Class 最大好处就是当支援某种 Alternate Mode 的装置插入至不支援的 Host 时,会跳出提示告知使用者为何无法正常工作,而不是只有摆烂在那一动也不动。正如同这个装置分类所示,起了告示板(Billboard) 的功用。

这些全新的设计,提供了未来的 USB 有相当多的弹性与发展空间,其中一个可能的应用就是 PCIe Over USB;而 Alternate Modes 的设计也提供了不少在电力传输上的新想像,未来也很可能会出现笔电透过 USB 与萤幕连接,但同时利用同一条缆线透过萤幕给笔电充电这样闻所未闻的新发展。

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