USB Power Delivery PPS – standard ładowania może to zrobić!

Wielu z Was prawdopodobnie zna już technologię USB Power Delivery. Standard w skrócie PD odpowiada za wysoką wydajność ładowania oraz za funkcję szybkiego ładowania przez USB-C na przykład na iPhonie, ale także na iPadzie i MacBooku. W trzeciej generacji Power Delivery 3 dodano dalsze specyfikacje, w tym programowalny zasilacz (PPS). Choć istnieje już od kilku lat, nie jest jeszcze powszechnie stosowana. Ale to się stopniowo zmienia. Dlatego w tym artykule wyjaśniono: Co to jest Dostarczanie energii USB PPS i co potrafi standard ładowania?

USB Power Delivery PPS może to zrobić

Programowalny zasilacz to opcjonalny protokół, którego można używać od wersji Power Delivery 3.0. Oznacza to, że wszystkie ładowarki i power banki z PPS posiadają PD 3. Ale nie wszystkie ładowarki i akumulatory zewnętrzne z PD 3 automatycznie mają PPS. Ale to tylko wskazówka, aby zacząć od – po raz kolejny – nieco skomplikowanego tematu. 

Ale co może zrobić protokół PPS? Umożliwia precyzyjną regulację napięcia od 3,3 V do 21 V w krokach co 20 mV. Umożliwia to regulację w czasie rzeczywistym podczas ładowania i utrzymuje stałą moc ładowania, nawet przy rosnącym lub malejącym prądzie. 

Oprócz stałej wydajności, wydajność ładowania można również zwiększać lub zmniejszać w mniejszych krokach, w zależności od poziomu naładowania akumulatora i innych czynników - na przykład można uwzględnić temperaturę akumulatora, aby nie przegrzać komponentu.

Warto również wiedzieć, że wraz z wprowadzeniem wersji Power Delivery 3.1 w roku 2021 do standardu PD dodano rozszerzony zakres mocy (EPR). Pozwala to nie tylko na napięcie do 48 woltów przy napięciu do 5 Amper, czyli teoretycznie do 240 watów. Napięcie można również regulować w zakresie od 15 V do 48 V w krokach co 100 mV dzięki PPS i rozszerzeniu o nazwie Regulowane napięcie zasilania (AVS). 

Wszystko to przynosi korzyść także poszczególnym elementom sprzętowym, ponieważ w każdej chwili można dokonać precyzyjnych regulacji, aby uzyskać optymalną wydajność ładowania w zależności od sytuacji. Osiągnięte w ten sposób wydajne ładowanie zmniejsza także ilość ciepła wytwarzanego w ładowarce – dzięki temu, mówiąc prościej, do urządzenia końcowego trafia więcej prądu, a nie tyle ciepła wypromieniowanego do powietrza.

Standardowe wartości mocy ładowania od 0,5 do 240 watów

Jak już opisano powyżej, ładowarki PPS i ładowane urządzenia mogą negocjować indywidualną moc ładowania. Następnie składają się one z wyższego napięcia i niższego prądu lub odwrotnie, w zależności od wymagań. Za funkcję szybkiego ładowania, dzięki której iPhone jest obecnie m.in. B. tylko 30 minut na 50% naładowania baterii, oczywiście dużo prądu musi płynąć szybko. Od 80% całość jest jednak dławiona, aby akumulator nie skończył na 100% i tak szybko się nie przeładował. Obecnie dzieje się to bez PPS, ale w przyszłości będzie to jeszcze skuteczniejsze.

Jak dotąd tak dobrze znane. Ale interesujące jest również, które standardowe wartości są faktycznie używane do dostarczania mocy, nawet jeśli nie jest używany PPS. W poniższej tabeli znajduje się przegląd pokazujący standardowy zakres mocy (SPR) do 100 W w górnym obszarze i rozszerzony zakres mocy (EPR) do 240 W w dolnym obszarze. Pokazano od góry do dołu, w jaki sposób można osiągnąć moc od 0,5 do 240 W – od 5 V do 48 V przy odpowiednich poziomach prądu zmiennego. Tego stołu można używać zarówno z PPS, jak i bez niego. Jednak to drugie nie jest koniecznością, jak zobaczysz w poniższych wyjaśnieniach.

Uwaga: są to tylko wartości domyślne, które są używane bez opcjonalnych protokołów. Możliwe są różne rozwiązania.

W przypadku ładowarek PPS możliwe są bardziej zmienne wartości

Powyższa tabela prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego niektóre ładowarki mają tak rygorystyczne wartości prądu wyjściowego. Co jakiś czas trafiają się informacje, że m.in. Na przykład 5 V to maksymalnie 3 A (15 W), 9 V to maksymalnie 3 A w celu szybszego ładowania (27 W) lub 15 V to maksymalnie 3 A, co daje maksymalnie 45 W. 

Jednak w urządzeniach obsługujących PPS znajdziesz bardziej szczegółowe zakresy napięcia i bardziej zmienne wartości znamionowe amperażu, około 4,05 A dla 3,3 do 11 V (13,37–44,55 W). Można również spotkać 2,8 A dla 3,3 do 16 V (44,8 - 52,8 W). Widziałem także 2,1 A dla zakresu od 3,3 do 21 V (6,93 - 44,1 W). Jak opisano powyżej, ładowanie powinno być tutaj lepiej zindywidualizowane i dostosowywane do odpowiednich okoliczności w czasie rzeczywistym.

PPS może skomplikować wybór ładowarki

Podsumowując, możemy stwierdzić, że PPS powinien sprawić, że ładowanie przez port USB-C i standard „Power Delivery” będzie bardziej wydajne i ogólnie lepsze. Należy jednak przyjrzeć się bliżej odpowiednim zakresom woltów i amperów dla ładowarek lub powerbanków z USB Power Delivery PPS. Wtedy pewne ograniczenie amperażu dla określonego zakresu woltów może oznaczać maksymalną moc poniżej mocy urządzenia końcowego wymaganej do szybkiego ładowania. Mimo bardziej zmiennych wartości, ładowarka nie jest w stanie zrobić tyle, ile potrzebuje smartfon czy tablet.

Krótko wyjaśnione na przykładzie, oznacza to: Urządzenie końcowe wymaga np. 9,5 V przy 4 A (38 W) do funkcji szybkiego ładowania i szybkiego ładowania akumulatora. Napięcie 9,5 V powinno być stałe lub tylko nieznacznie regulowane. Jeśli ładowarka PPS oferuje teraz maksymalny prąd 3,3 A dla zakresu napięć od 21 do 3 V, to przy napięciu 9,5 V dostarcza maksymalnie 28,5 W, czyli o 9,5 W mniej niż przy maksymalnej wymaganej prędkości ładowania. 

Jeśli proces ładowania nie jest tak elastyczny jak ładowarka lub jeśli ładowarka nie jest wystarczająco dostosowana do urządzenia końcowego, wówczas technologia nie będzie działać w zadowalający sposób.

Kable SPR i EPR – czy może być trochę bardziej skomplikowane?

Skoro już wiemy mniej więcej, co czyni ładowarki PPS tak wyjątkowymi i co w razie wątpliwości sądzą o nich urządzenia końcowe, pozostaje nam jeszcze przyjrzeć się technologii połączeń. Ponieważ oczywiście nie można po prostu użyć dowolnego x-any dla różnych standardów (PD 2.0, PD 3.0 i PD 3.1), a także dla poszczególnych protokołów (PPS, AVS itp.). Kabel USB-C używać. To byłoby zbyt proste. Z perspektywy czasu te raczej proste kable ze śmietnika nazywano „kablemi SPR”; modele oznaczone wyłącznie jako „kable EPR” mogą wytrzymać napięcie 5 amperów, a tym samym najwyższą wydajność ładowania.

Podsumowanie zasilania PPS przez USB

Kiedy w marcu 2021 r Porównanie PD 2.0 i PD 3.0 Chciałem to podsumować słowami „Kiedy dowiesz się o USB, otrzymasz wiele różnych terminów i liczb." wypróbowany. Wiązało się to trochę z nadzieją, że kolejne aktualizacje standardu PD będą łatwiejsze. Ale błędna myśl. Ostatecznie możemy to podsumować: PPS zapewnia bardziej indywidualną wydajność ładowania, co powinno umożliwić dostosowanie w czasie rzeczywistym do określonych czynników i specyfikacji urządzenia. Powinno to również zwiększyć wydajność ładowarek. Jeśli jednak nie zachowasz ostrożności, mogą wystąpić problemy ze zgodnością.

Źródła: 1, 2

Johannesa Domke’a

Po ukończeniu szkoły średniej Johannes odbył praktykę jako asystent biznesowy specjalizujący się w językach obcych. Po tym jednak zdecydował się na badania i pisanie, z których został samozatrudniony. Od kilku lat pracuje m.in. dla Sir Apfelota. Jej artykuły obejmują premiery produktów, wiadomości, poradniki, gry wideo, konsole i nie tylko. Śledzi Apple Keynotes na żywo za pośrednictwem transmisji strumieniowej.