通用的、有点通用的充电源是什么

USB的诞生解决了多样化的接口难题，降低了使用门槛，提升了便利性，尽管对生产厂商提出了转型挑战。_谈及USB，人们往往联想到的是它与电脑连接进行数据传输或充电的功能。然而，你是否曾注意过，同样是连接硬盘或手机，更换一根线却能导致传输或充电速度的显著变化?接下来，我们将深入探讨USB的奥秘，解答你心中的疑惑。

USB，这一通用串行总线，自1996年1月设计问世，同年5月便投入制造。其诞生背景是当时终端设备(如计算机、游戏手柄、打印机)间的通信接口繁多且规格不一，因此迫切需要一种统一的标准来规范它们之间的通信。

通用串行总线(英语：Universal Serial Bus，缩写：USB)是一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。最新一代是USB4，传输速度为40Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W ，新型Type C接口允许正反盲插。 [1]USB是一个外部总线标准，规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口具有热插拔功能。USB接口可连接多种外设，如鼠标和键盘等。USB是在1994年底由英特尔等多家公司联合在1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。USB版本经历了多年的发展，到如今已经发展为USB4版本。对于大多数工程师来说，开发USB2.0接口产品主要障碍在于：要面对复杂的USB2.0协议、自己编写USB设备的驱动程序、熟悉单片机的编程。这不仅要求有相当的VC编程经验、还能够编写USB接口的硬件(固件)程序。所以大多数人放弃了自己开发USB产品。

设计人员和最终用户现在将 USB 视为一种通用的、有点通用的充电源，在最佳情况下(USB 3.1/Type C)可提供高达约 100 瓦的功率。我们看到许多关于管理最新 USB 标准的电源传输和处理规范的应用笔记、文章和 IC。同样，以太网供电 (PoE) 已经通过了三个标准，每个标准都提高了供电能力，也增加了布线和布线问题的复杂性。原始 PoE 规范 IEEE 802.3af-2003 在负载处提供高达约 13 W 的功率;更新后的 IEEE 802.3at-2009 标准(也称为 PoE+ 或 PoE plus)将其翻倍至约 25 W，最近发布的 IEEE 802.3bt 标准将 PoE+ 翻倍甚至三倍，具体取决于布线细节和连接器布线(CAT5、CAT6和其他因素)。在这两种情况下，实现供电功能都不是一个简单的设计。尽管它们非常不同，但 USB 和 PoE 拓扑都需要在电源和负载之间、中间 IC 之间进行大量的“协商”和确认，并且为了确保外设可以使用和接受电源，硬件中没有冲突或软件。虽然这些对于用户来说可能会成为简单的“即插即用”电源(类似于我们基本的 AC/DC 壁式电源)，但在这些电缆、连接器和端口内部还有很多事情要做，以制作 USB 或 PoE-基于电力传输可能且安全。

以目前甚至可以预见的技术，除了几毫瓦之外，我们无法使用光纤进行电力传输。光子能量太低，存在光/电/光转换损耗，高强度的光能会导致光纤出现各种问题，发射超高功率LED光源将是一个有损耗的情况。尽管历史表明，在技术进步方面我们应该“永不言败”，但我敢打赌，我们不会在很长一段时间内看到光纤的力量(我应该注册“PoF”吗?)。但这并不意味着光纤链路也不能以辅助的方式传输电力。光纤安装有一种趋势，即使用所谓的供电光纤电缆系统 (PFCS)，该系统使用混合光纤电缆，旁边有一条直流电源铜线，安装在同一外护套中。这很有意义，因为在新项目和改造项目的现实世界中，系统总成本的大部分是安装和电缆铺设，而不是材料清单。(请注意，海底光纤链路长期以来一直使用这种混合结构的高级形式，其光学中继器通过实心铜包裹获得直流电源。

USB设备凭借其出色的易用性、紧凑的尺寸以及合理的成本，已逐渐成为现代生活中不可或缺的传输接口。从家庭到办公室，USB广泛用于连接电视、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、台式机、打印机，甚至车载信息娱乐系统，为人们提供了高效、便捷的数据传输体验。

在现实生活中，USB的便利性不仅体现在数据传输上，其供电功能同样令人称道，即所谓的充电功能。然而，目前USB供电功能的功率上限为7.5W。我们了解到，各主流USB技术规范均设定了功率传输的限制。具体而言，USB 2.0能提供2.5W的功率，对应500mA至5V的电流电压;而USB 3.0则可提供4.5W，即900mA至5V的电流电压。此外，USB还广泛应用于电池充电领域。

当下的USB供电功能，能够提供7.5W的功率，即1500mA至5V的电流电压，这足以满足手机、MP3等移动设备的充电需求。虽然其充电时间相对较长，但这一功能已经能够满足许多设备的基本需求。

当前的USB供电技术虽然广泛应用于各种设备中，但其功率限制也带来了诸多不便。充电功能的功率上限为7.5W，这使得大型高功耗设备如显示器和笔记本在使用过程中，需要较长的充电时间，甚至无法满足供电需求。这种现状限制了USB在更多领域中的使用，使得用户对更高效供电技术的需求日益增长。

随着USB供电技术的不断进步，全新的USB Power Delivery标准应运而生。这一标准由USB-IF近期推出，旨在通过一根USB线为各类设备提供高达100W的电力，从而缩短充电周期，提升移动应用的便捷性。其核心技术在于芯片组内部的蓄电功能，该功能可实现电力的临时储存与高效输送。值得一提的是，Power Delivery还具备双向通信特性，使得设备在充电的同时也能进行数据传输。此外，通过统一电源线设计，Power Delivery有望节省时间并提升使用效率。

在传统供电模式中，主机通常作为电源供应商，为连接的显示器、笔记本电脑或硬盘驱动器(HDD)提供电力。然而，当这些设备都支持USB Power Delivery技术时，它们的角色可以灵活转换。这意味着，笔记本电脑在电量不足或周围无电源时，可以通过显示器获取电力;同时，显示器在需要时也能从主机或笔记本电脑汲取电源。此外，这些设备还能通过USB接口向手机、硬盘等其他设备供电，并同步传输数据。这种双向供电功能使得USB Power Delivery成为开发者们热切期待的新技术。

USB Power Delivery标准自2012年7月由USB 3.0和USB 2.0 Promoter Group正式制定以来，已逐渐成为行业新标杆。目前版本为1.0，可与USB 2.0和USB 3.0规范并存，相关规范可在USB-IF网站上免费下载。该标准设计兼具兼容性和可靠性，旨在与现有USB规范及应用生态系统无缝衔接。其特点包括：

与现有USB设备协同工作，无缝兼容USB 2.0和USB 3.0电缆及连接器;

禁止使用非法线缆(如市场上常见的Y Cable)，以确保设备安全;

高效低耗的设计结构，实现动态电源管理，根据不同设备进行电源调整，优化工作效率;

USB设备间的电压和电流通过Vbus pin进行通信，无需繁琐手动设置;

Source和Sink角色可切换，支持双向供电，提供高度灵活的供电方案;

与USB Battery Charging 1.2共存且不产生冲突。

因此，USB Power Delivery不仅致力于提供高功率的电源解决方案，还着重于实际应用层面的问题。它旨在帮助厂商以简便、低成本的方式实现Power Delivery功能，从而让用户能够充分享受到Power带来的便捷与高效。