AVS 協議科普:從PD3.0 到PD3.2,揭露可調電壓技術如何改變充電體驗

本文整理 AVS(可調電壓電源)從 USB PD 3.0 PPS、PD 3.1 EPR AVS 到 PD 3.2 SPR AVS 的演進,說明電壓範圍、調整步進、供電原理,以及 Apple 140W 與 40W 電源轉接器的實際應用和檢測方式。

前言

近期隨著蘋果 iPhone 17 系列發布,以及售價高達 300 多的新款 40W 動態電源轉接器推出,在數位領域掀起一波針對充電器支援「AVS」協定的探討。

iPhone 17 系列是否支援這項全新協定,是否需要購買這款昂貴的充電器才能獲得更快的充電體驗。這期將帶大家詳細了解蘋果新款 40W 動態電源轉接器「AVS」協定的來由,並解答 iPhone 17 系列相關的充電問題。

AVS 協定介紹及起源

AVS(Adjustable Voltage Supply,可調電壓電源)是 USB-IF 在 USB Power Delivery(USB PD)3.1 規範的 EPR(Extended Power Range,擴展功率範圍)中引入的一種可調電壓輸出機制。

USB 充電標準從 USB BC 1.2 到 USB PD 3.2 的發展歷程與規格

在 2017 年發布的 USB PD 3.0 規範下,當時 PD 只支援固定電壓檔位和 PPS(Programmable Power Supply,可程式化電源)機制,後者可在 5-20V 範圍內以 20mV 步進調整電壓,以及 50mA 步進調整電流。

USB PD 3.2 SPR 與 EPR 電壓範圍及 AVS 調整步進示意圖

在 2019 年發布的 USB PD 3.1 規範中,除了支援 PPS 可程式化電源外,還引入 EPR 模式,可輸出 28V、36V、48V 等更高固定電壓,並加入 AVS,也就是 EPR AVS,可在 15-48V 範圍內以 100mV 步進精細調節電壓。

在 2024 年發布的最新 USB PD 3.2 規範中,則將 AVS 可調電壓電源擴展至 100W 以下的標準功率範圍,也就是 SPR AVS,可在 9-20V 範圍內以 100mV 步進精細調節電壓。

PD 3.1 EPR AVS、PD 3.2 SPR AVS 與 PD 3.0 PPS 的差異

PD 3.0 PPS、PD 3.1 EPR AVS 與 PD 3.2 SPR AVS 的主要差異,在於電壓範圍、調節精度、應用情境與供電模式。

USB PD 3.0 PPS、PD 3.1 EPR AVS 與 PD 3.2 SPR AVS 規格比較

PD 3.0 時代的 PPS,是針對智慧型手機等中低功率裝置設計的動態輸出機制,可在 5-20V 範圍內以 20mV 步進調節電壓、以 50mA 步進調節電流,使充電器能根據電池電壓即時微調輸出,實現高效直充。

進入 PD 3.1 後,引入 EPR 模式及 AVS(Adjustable Voltage Supply)協定,將輸出能力擴展到 15-48V、最高 240W。EPR AVS 支援以 100mV 步進調整電壓,主要為筆電等高功率裝置提供恆定高效的電壓輸出,減少轉換損耗。

而在最新的 PD 3.2 中,AVS 被「下放」到 SPR 標準功率範圍,形成 PD 3.2 SPR AVS,適用於 100W 以下的裝置,例如平板與手機快充。它保留 AVS 的精細電壓調節能力,但電壓區間縮減至 9-20V。

這裡需要特別指出的是,雖然 PPS 在紙面上提供更細的 20mV 電壓步進和電流調節,但這種「過度精細化」的設計在現實環境中並不穩定。線材損耗、接觸電阻、電壓紋波等因素往往遠大於 20mV,使 PPS 的理論優勢在實際使用中難以兌現。更關鍵的是,PPS 的功率模型存在「功率懸崖」現象:在低電壓下電流受到限制,導致整體功率驟降,快充效率大打折扣。

相較之下,AVS 採用 100mV 步進,既能滿足電池電壓匹配需求,又能抵禦現實中的電氣干擾;同時,它的恆流輸出邏輯避免 PPS 的功率折損問題,讓充電過程更符合工程直覺。

AVS 協定的技術原理

AVS 協定的運作邏輯可以理解為「即時可調的供電通道」。在 PD 協定通訊中,裝置(Sink)與充電器(Source)先透過 CC 訊號完成能力協商:Sink 向 Source 發送 Request AVS 請求,說明所需電壓、電流等目標參數;Source 確認後進入 AVS 模式,輸出電壓不再固定,而是可以連續調節。

AVS 協定中 Sink、Source 與 DC-DC 轉換器的動態調壓原理

在裝置運作過程中,Sink 會根據即時監測到的輸入電壓、電流、功率與溫度等資料,透過 AVS Adjust 指令動態微調電壓輸出。這種機制相當於讓充電器具備「隨需應變」的能力。其內部的數位控制晶片會根據回饋訊號調整 DC-DC 轉換器的工作狀態,以毫秒級速度改變輸出電壓,使充電曲線始終貼合裝置需求。

AVS 的設計哲學更「務實」,它並不追求極限參數,而是強調在複雜環境下的穩定性和高效率。透過讓充電器承擔更多電壓調節工作,手機內部的降壓損耗和發熱會明顯降低,從而延長高功率快充的持續時間。這一點與電動車直流快充「把發熱模組放在車外」的邏輯類似。

AVS 充電器案例:Apple 140W 與 40W 充電器

Apple 140W USB-C 電源轉接器外觀

蘋果推出的首款 140W USB-C 電源轉接器(型號 A2452)於 2021 年隨 16 吋 MacBook Pro 發布。這款轉接器支援 USB PD 3.1 EPR 規範,輸出包含一個 15-28V 的 AVS 可調檔位,最大功率 140W。

POWER-Z 測試 Apple 140W 電源轉接器的 PD 3.1 EPR AVS 輸出

這意味著在充電時,轉接器可以動態調節輸出至最高 28V,以滿足高效能筆電的功耗需求。官方資料顯示,這款轉接器可讓 MacBook Pro 在約 30 分鐘內充至 50% 電量。

Apple 40W 動態電源轉接器外觀與 USB-C 連接埠

蘋果最新推出的 40W 動態電源轉接器支援 USB PD 3.2 SPR AVS 技術。根據規格,這款轉接器額定輸出 40W,峰值可達 60W,並可在 9-20V 範圍內以 100mV 步進調節輸出。

POWER-Z 檢測 Apple 40W 動態電源轉接器的 PD 3.2 SPR AVS 檔位

由於採用 AVS 可調電壓機制,充電器能夠根據裝置需求,將輸出電壓精確控制在理想水準,從而提高功率轉換效率並降低發熱。

iPhone 17 Pro 使用 Apple 40W 動態電源轉接器的充電曲線

結合充電頭網對 iPhone 17 全系列的充電曲線與實測結果來看,目前這些機型尚未支援蘋果新款 40W 動態電源轉接器所採用的 PD 3.2 SPR AVS 協定。換句話說,iPhone 17 系列仍沿用前幾代的 PD 協定快充方案,但不排除蘋果後續透過 OTA 更新逐步開放相關支援。

蘋果沒有依賴私有協定來實現高功率快充,而是推動一個開放、由 USB-IF 採納的標準。這種做法不僅避免生態碎片化,也讓第三方配件廠商能夠無障礙跟進,最終受益的是整個產業鏈和消費者。

更深層的意義在於,蘋果憑藉 iPhone 這項明星產品的影響力,正在推動整個產業朝更高效、更統一的快充標準過渡。SPR AVS 不僅解決 PPS 的歷史缺陷,還為未來的手機、平板、筆電提供一套兼顧速度、溫控與相容性的解決方案。

如何測試充電器是否支援 AVS

充電頭網了解到,目前除了蘋果的 40W 動態電源轉接器外,還有來自 Google 的 67W 雙埠充電器,以及製糖工廠多款充電器已經支援 SPR AVS 協定。

透過整合主控與協定晶片的資料線檢測 SPR AVS 與 PPS

目前市面上也已經有透過使用整合主控/協定晶片的資料線,讓原本不支援的充電器可以支援 SPR AVS,甚至 PPS 等協定的方案。

POWER-Z KM003C 協定測試儀檢測 PD 3.2 SPR AVS

POWER-Z 推出的 KM003C 協定測試儀,在更新至最新韌體版本後,目前已經增加對 PD 3.2 以及 SPR AVS 協定的檢測,可協助輕鬆了解受測充電器支援的協定情況。

充電頭網總結

AVS(Adjustable Voltage Supply,可調電壓電源)協定的引入,標誌著 USB PD 快充標準進入更智慧、更高效的階段。從最早的 PD 3.0 PPS,到 PD 3.1 EPR AVS,再到最新的 PD 3.2 SPR AVS,電壓調節的範圍和精度不斷提升,充電器能夠以細微步進即時調節輸出電壓,實現功率穩定與能效最佳化。與傳統固定檔位充電不同,AVS 讓電源具備「動態供電」能力,使裝置能在發熱更低、損耗更小的情況下實現更快充電。

目前,蘋果、Google 等品牌已率先在高階充電器中應用 AVS 技術。例如,蘋果 140W 充電器支援 PD 3.1 EPR AVS,而最新 40W 動態電源轉接器則支援 PD 3.2 SPR AVS,可在 9-20V 範圍內以 100mV 步進精準調節輸出。雖然目前 iPhone 17 系列尚未開放 SPR AVS 支援,但這項協定的普及意味著未來手機、平板乃至筆電都將邁入「自適應快充」時代,為整個充電生態帶來新的技術演進方向。

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