外觀上都一樣的 USB-C 充電線,充電時裝置是怎麼判斷它適合快充還是慢充?

 

隨著智慧手機充電技術更新迭代,充電功率從 5W 發展至現在的 240W,接口規範、線材、充電器明明表面上看起來差不多,為什麼會差那麼遠?特別是線材規格,表面上都是 USB-C 資料線,售價差距好幾倍,搭配 100W 充電器使用時功率卻無法達到輸出最大值,怎麼充電還是這麼慢?其實,標準 USB-C 線材在充電方面也存在「性能分級」制度,最常見的就是 3A 線材、5A 線材兩種規格。現在,我們從充電線材方面介紹這兩種資料線為什麼會影響系統充電功率。 

線材形態

USB-C 接口是目前市面上最常見的快充接口,而 USB-C 線材形態則有很多種,主要有 USB-C to USB-C、USB-A to USB-C、USB-C to Lightning 三種類型,由於 USB-C to Lightning 並非通用線材,本文並不作詳細探討,主要針對 USB-C to USB-C、USB-A to USB-C 兩種進行解說。

E-Marker 晶片

根據 USB 規範可以知道,在 USB PD / USB-C 點對點連接系統中,包含了三個參與者,供電設備(Source)、受電設備(Sink)、線材。在每一次連接時,為避免盲人摸象,設備之間都會通過線材進行「資訊協商」,才知道線材的另一頭到底是手機還是充電器還是電腦,確定對方到底是供電還是受電設備、溝通供電規格 / 受電規格、資料傳輸速率規格等關鍵訊息。

何謂USB Power Delivery?

當我們講到 USB-C的充電問題時,我們實際上在講的是USB Power Delivery的規範。USB Power Delievry(USB供電/以下簡稱USB PD)指的是:利用USB(Universal Serial Bus)電纜,最大可100W供電受電的USB供電擴充標準。

以往的USB最大供電功率分別為USB 2.0最大2.5W,USB 3.0最大4.5W,電池用途的充電標準USB BC(Battery Charging)1.2最大7.5W。USB PD可最大100W供電受電,因此平板電腦、筆記型電腦等以往無法支援的設備也能進行供受電,可支援的設備大幅擴大。並且,可向移動設備快速充電(充電時間縮短)。

「E-Marker」晶片的作用

USB-C 線材作為承載信息溝通與參與電力傳輸的重要橋樑,端子頭內可加入「E-Marker」晶片,作為第三者參與到「資訊協商」當中。你可以理解「E-Marker」是這條TYPE-C纜線中的一顆識別IC,用來向其它裝置宣告,這條纜線的能力、纜線ID及製造商ID等。

要注意的是,E-Marker 晶片是「可選」的,並非所有TYPE-C纜線都會有這個晶片。不過,無 E-Marker 晶片的線材因安全原因,電流被限制在 3A,避免高阻值大電流過熱出現安全問題;而使用 3A E-Marker 晶片的線材,整個快充系統最大電流傳輸同樣為 3A;使用 5A E-Marker 晶片的線材,整個快充系統最大電流傳輸才能達到 5A。

USB-C 資料線的最大電力傳輸規格主要分為兩種,60W / 100W,按照電流劃分就是3A 線材 / 5A 線材,除雷電資料線外,其他資料線的電力傳輸性能與資料傳輸性能並無直接關係。如果想獲得高於 60W(3A)的快充性能,一根 100W(5A)線纜是必需的,在購買時候要看清楚商品說明,買錯的話功率會受限不能超過 60W(3A)使用。

3A 線材

3A 線材是市面上使用最廣泛的線材之一,線材外觀、端子上並未有明顯標註。從「3A」字面意思可以理解,其最大傳輸電流值為 3A,基於 USB PD3.0 最高電壓 20V 進行計算,其最大可承受快充功率為 60W。

一般來說,由於比較便宜,3A 線材都不會加入 E-Marker 晶片,在觸點鍍金、線芯粗細、成本控制方面也按照該電力規格進行設計製造。60W 快充功率對於普通手機、平板、Switch遊戲機來說,都是夠用的,售價也相對低廉,很多低於 60W 的充電器都是標配 3A 線材。

5A 線材

5A 線材相對於 3A 線材,電流傳輸規格接近翻倍,對線材各方面要求都更為嚴苛。在外觀方面,5A 線材一般會在外包裝上、端子頭網尾部分清晰地標註「5A」字眼方便使用者辨認。從「5A」字面意思可以理解,其最大傳輸電流值為 5A,基於 USB PD3.0 最高電壓 20V 進行計算,其最大可承受快充功率為 100W。

外觀上都一樣的  USB-C 充電線,充電時裝置是怎麼判斷它適合快充還是慢充?

5A 線材必須內建 5A E-Marker 晶片,供電設備與受電設備「資訊協商」過程中,獲取到線材支援 5A 這個關鍵參數,整套快充系統才可以突破 3A 電流傳輸侷限。5A 線材生產設計製造工藝都更複雜,接頭鍍金更厚、彈片更寬、線芯更粗,而且通常會加入棉線、潤滑粉末等提升柔韌性,避免線體過硬。

外觀上都一樣的  USB-C 充電線,充電時裝置是怎麼判斷它適合快充還是慢充?

100W 快充功率可用於旗艦級快充手機、高性能筆電、大功率行動電源等更高要求的設備上,價格方面,廠商更願意在 5A 線材上花心思進行外觀設計、抗磨損抗拉設計,提升產品耐久度,5A 線材售價也水漲船高。

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