快充技術重大更新，USB PD3.1發布，支持48V和240W輸出
近日，USB PD3.0快充標準迎來最新升級，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。充電頭網通過諮詢業界專家，獲得了關於USB PD3.1的一手資訊。
USB PD3.1正式發布
5月25日，USB-IF協會推出了USB Type-C線纜和接口標準v2.1版本，其中更新了有關供電能力的章節。USB PD3.1規範將原來的USB PD3.0內容歸到標準功率範圍（Standard Power Range，簡稱SPR）裡面，最大功率保持100W不變；同時增加了擴展功率範圍（Extended Power Range，簡稱EPR），最大功率由100W擴展到240W。
根據USB-IF協會公佈的資料顯示，在擴展功率範圍EPR中，新增了28V、36V和48V三種固定電壓檔和三種可調電壓檔（Adjustable Voltage Supply，簡稱AVS）。
其中最大電流等級維持最大5A不變；100-140W功率是28V AVS，電壓範圍是15V-28V；大於140W到180W功率是36V AVS，電壓範圍是15V-36V；大於180W到240W是48V AVS，電壓範圍是15V-48V。
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。
由於電壓等級大幅度調高，所以安全問題非常重要，EPR對連接器和線纜等的安規提出更高的要求。需要重點關注IEC 62368關於限功率電源（Limited Power Supply，簡稱LPS）的規定。
值得注意的是，本次USB PD3.1規範的製訂中，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。
USB-IF全稱為USB Implementers Forum，成立於1995年，總部位於美國，由Apple蘋果、HP惠普、Intel英特爾、Microsoft微軟、Renesas瑞薩、ST意法半導體、TI德州儀器等公司共同開創。2020年12月，充電頭網從USB-IF協會獲取了一份最新的會員名單，會員總數累計已經突破12000家。
USB-IF是一個致力於發展Universal Serial Bus技術並推廣其應用的非營利性組織，USB通過提供標準並統一化的傳輸接口規格，讓計算機與外圍配備間的連接傳輸變得輕鬆容易，省去使用外接卡或交換器的不便。一般應用USB規格的信息產品包羅萬象，諸如計算機、相機、打印機、鍵盤、鼠標、屏幕、網絡裝置、手機及各種新式消費電子產品。
USB充電標準發展歷程
充電頭網這裡整理一份USB充電標準的發展歷程，方便大家了解各個階段的變化。
2010年，USB-IF協會下屬的BC（Battery Charging）小組制定BC1.2（Battery Charging V1.2）協議，主要用於規範電池充電的需求，該協議最早基於USB2.0協議來實現。後來的QC、AFC、SCP、FCP等幾乎所有的私有快充標準（蘋果除外）都是從BC1.2延申而來。
2012年7月，USB-IF發布了基於當時普遍存在的USB-A和USB-B接口的USB PD1.0標準，描繪了通過USB 3.0 和USB 2.0 接口最高可達100W供電能力的美好想像，但其使用24MHz頻率，耦合到電源線載波，由於信號完整性及雙向功率傳輸問題，很快被USB PD2.0所替代。
2014年8月，USB-IF協會發布了具有革命性意義的Type-C 1.0接口標準和USB PD2.0 標準，通過USB-C連接器和在線纜中增加CC通信線，實現了功率雙向傳輸和最大100W供電的設想，解決了USB PD1.0實行中遇到的難點。
2015年底，USB-IF協會推出了USB PD3.0標準，並在2017年2月發布了USB PD3.0標準的重要更新，在USB PD3.0標準的基礎上增加了可編程電源PPS。PPS是安卓陣營佔有率非常高的快充形式，通過20mv的精細調節，配合手機內置電荷泵，可實現100W大功率快充。
數十家快充芯片原廠獲益
據充電頭網不完全統計，目前已有賽普拉斯、慧能泰、天德鈺、英集芯、智融、南芯、瑞芯微、芯海、美思半導體、雲矽半導體、偉詮等35家芯片原廠推出了126款可用於USB PD快充充電器的DFP協議芯片，充分滿足電源工廠現有的產品開發需求。
USB PD3.1規範的推出，將會帶領USB PD快充芯片進入一個更大的市場，不僅局限於手機充電、筆記本電腦充電的應用。
除了供電芯片，USB PD快充市場的擴張，還將帶動市場對雙向充電協議芯片的需求，比如電動工具，服務器電源、通信電源等新興的應用場景，產品升級都需要雙向充電芯片。
行業意義
據了解，本次規範新增的28V、36V、48V電壓，分別對應的是6節電池、8節電池和10節電池的應用。使得USB 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。
由於端子和線纜的限制，USB-C傳輸電流限制為5A，USB PD3.0的電壓為20V，100W的功率，限制了大功率使用場景。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。
對於電腦應用而言，目前的USB PD3.0標準的最大100W功率僅夠維持部分輕薄型筆記本電腦的供電需求，更大功率的遊戲本還是需要繼續使用傳統的大型DC適配器。
USB PD3.1標準可提供最大240W的充電功率，這幾乎覆蓋了所有高性能獨顯遊戲本、移動工作站以及部分台式機供電，同時還將進一步提升USB PD快充標准在消費類電源領域的普及率，用先進的USB PD3.1適配器取代傳統笨重的電源適配器。
USB PD3.1規範覆蓋了24V母線電機驅動的電源供應，比如電動工具市場。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4.9億台，而大部分電動工具都是採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，並可簡化充電電路設計，降低總體成本並改善快充體驗。
除此之外，USB PD3.1標準還可應用於安防領域POE供電、兩輪電動車、IOT物聯網設備等領域，優化設備成本。
充電頭網總結
USB PD3.1是非常有野心的標準升級，把USB PD的應用由傳統的手機和筆記本電腦供電，擴充到便攜式設備、物聯網設備、智能家居、通信和安防設備、汽車和醫療等領域，讓USB PD將成為真正大一統的供電標準，對地球環保、減少電子垃圾，萬物互聯起到重要的推動作用。
