從7.5W到240W USB PD快充十年豹變
2010年,USB BC1.2發布,5V 1.5A。2021年,距離USB-IF發布PPS已經過去四年,最近USB PD3.0也將升級為USB PD3.1。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,是十一年前的32倍!
目前PPS已經是Android陣營佔有率非常高的快充形式,而USB PD3.1則有更大的野心,比如將“萬物皆可快充”貫徹到底!
USB 3.1≠USB PD 3.1
很多人看到USB PD3.1,可能眼睛一花看成USB 3.1,所以請允許我們浪費一些筆墨對此稍作分辨。
USB 3.1是一種數據傳輸方面的傳輸標準,這個家族以USBX.X命名也有一段複雜的往事,經常讓消費者摸不著頭腦。
USB PD,英文全稱為USB Power Delivery。USB PD3.1則是目前PD快充的最新標準,主要在充電速度和兼容性上發力。
在USB PD3.1之前,我們使用最久,感知最強的就是那個經常在各種充電評測、拆解中看到的USB PD3.0。再往前,就屬於“遠古時期”了。
簡單說,兩者都依托USB接口(其中USB-C出場率最高),USB 3.1負責定義數據傳輸速度,USB PD3.1則負責充電功率和兼容性。
即是輝煌,也是包袱
USB PD3.0問世於2015年,在蘋果為代表的巨頭集體推動下,目前已經有相當大的“勢能”。PD快充從手機、平板電腦、筆記本電腦站穩腳跟後,逐漸向顯示器、新能源汽車、電動工具、IoT設備等市場邁進。
僅以手機為例,權威市調機構IDC發布的最新數據顯示,2020年全球智能手機出貨量達12.9億部。其中蘋果的2.061億部iPhone便兼容USB PD3.0快充,其他品牌的快充或多或少都和USB PD3.0有些關係。
這裡要插一句,蘋果絕對是PD快充推廣的最大“功臣”。據了解,蘋果公司自2017年推出iPhone 8系列手機以來,目前已陸續發布了14款支持PD快充的iPhone機型。其中,2020年推出的iPhone 12系列更是開創性的取消了標配充電器;僅這一款機型就給市場增加了上億台USB PD快充設備,並讓數十億規模的PD快充配件的市場得到釋放。
除了普及度高,當年USB-IF發布PD1.0標準時,曾描繪的最高可達100W供電能力的美好想像也已經實現。現在隨便一搜就有很多支持100W PD快充充電器,大多還是氮化鎵,消費者可以根據自己的需求和喜好進行挑選。
雖然通用的100W很美好,但手機廠商並不滿足,在各種私有協議下突破100W。私協終究只是私協,通用性永遠是七寸。
不過USB-IF也有些無奈,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的功率已經是頂天的了。某種意義上,曾經規劃的100W輝煌願景,現在已經成為“歷史的包袱”。
作為有志於“一統天下”的超級協議,USB PD3.1自然不能忽略大眾的需求。本次更新之下,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。
萬物皆可快充
很多東西看起來簡簡單單,多年以後回望時卻發現,當時邁出了關鍵性的一大步。
USB PD3.1也是這樣。從技術上講,本次規範僅新增28V、36V、48V三個電壓檔位,分別對應的是6節電池、8節電池和10節電池的應用。
但放眼智能設備的大潮,這次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。
很多人覺得筆者在替USB PD3.1吹牛皮,那就以電動工具市場簡單舉個例子。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。
可以說,USB PD 3.1開啟了萬物皆可快充時代的大門!
真環傳
蘋果以環保之名取消iPhone的充電器,但又因為維修政策被指“賬面環保”。筆者認為,USB PD的廣泛普及才是真環保。
鑑於羅老師直播賣貨開啟《真還傳》,咱也用個諧音梗(別扣錢)——USB PD的發展史便是《真環傳》。而USB PD3.1便是這部“好書”的重要篇章。
在徹底的無線時代來臨之前,接口是必不可少的。如上圖所示,USB接口中,Type-C漸成主流,但在無數設備中,仍然有許多不同的接口,這就要不同的線材來搭配使用。即使是歷史發展問題,即使考慮到各行業都有自己的“行規”,但是不通用的線材本質上就是浪費,而且是極大的浪費。
USB PD3.1的野心便在於此,把USB PD的應用由傳統的手機和筆記本電腦供電,擴充到更廣泛的領域,讓USB PD成為真正大一統的供電標準。
因為USB PD是有強大基礎的通用標準,已經有無數產品主動兼容PD,整體規模相當龐大。這種慣性讓PD的成長伴隨著新技術,新工藝的應用,競爭力十足。
到了那個時候,不管是充電器、線材、還是各種設備,都兼容PD協議。一款充電器可以給手機充電,可以給電腦供電,也可以用在電動螺絲刀上,甚至還可以給小電驢充電。
一方面生活中大部分設備都通用一種充電方式,大家也不用換來換去,甚至出遠門只帶一套充電設備即可;另一方面咱們消費者在快充普及完成的差不多時,商家真的不用再配充電器、線材這些,我們也不用另外花錢買一些“可能用不著另外花錢的東西”,雙方都省錢省事。
按照這個趨勢發展下去,重複製造減少啦,電子垃圾變少啦,世界都更美好啦。而且這筆賬也可以從“規模效應”來算:製造規模越大,各方面議價能力就越強,研發投入也被攤薄,最終製造成本下降。並且在這個過程中,整個行業會越來越成熟,消費者不僅有更多的選擇,更有可能買到物美價廉的優質產品。
總的來說,USB PD3.1推動“連接”和充電這兩件事情更加統一,從根本上降低了智能設備在充電上的“消耗”。筆者相信USB PD3.1可以對地球環保、減少電子垃圾,萬物互聯起到重要的推動作用。
PD 3.1×GaN
這幾年,說到USB PD,就不能不提GaN。
憶往昔,PD快充和GaN氮化鎵作為好朋友好兄弟,一實一虛互相促進,終成佳話。據統計,目前已有數十家主流電源廠商開闢了氮化鎵快充產品線,推出的氮化鎵快充新品多達數百款。
甚至就連蘋果也將在2021年推出氮化鎵快充,那必須兼容PD快充呀!
讓整個行業歡欣鼓舞的是,氮化鎵已經寫入十四五規劃,這意味著國家層面的大力扶持。
就消費電源產業而言,隨著氮化鎵技術及市場化應用逐漸成熟,大規模量產將帶來巨大的成本優勢,未來的快充市場也將被氮化鎵技術徹底激活,不斷刺激傳統快充配件市場全面開啟產品迭代模式。
氮化鎵是硬件,協議層面必須要抓住機會,和兄弟一起闖天下。氮化鎵已經通過市場多年檢驗,可靠性沒有問題。筆者大膽猜測,USB-IF協會選擇在這個時間點推出USB PD3.1,未嘗沒有和氮化鎵協同進步的考慮。
放眼未來,更小更精緻的氮化鎵充電器,可以為更大、更多、更廣泛的設備進行更快的充電,並且在大規模生產之下成本被良好的控制住,這就是PD 3.1 ×GaN的威力,也是筆者心中美好的充電藍圖。
一些評論
當然了,任何事物的發展都需要一個過程,中間可能會發生任何事情,也會有或贊同或不同的聲音。PD 3.1剛官宣幾天,各大平台已經開始熱議,有人期待未來的遊戲本,也有人擔心各種安全問題。
先看微信公眾號評論,充電頭網之前的文章“快充技術重大更新,USB PD3.1發布,支持48V和240W輸出”,評論區熱鬧異常。
有人說:快可以充電動車了;還有人更誇張:整到72V,就能充俺的電動三輪了。
大家都是明白人呀,兩輪小電驢有指望,電動三輪可能等的時間比較長嘍。
也有朋友很有經驗,直言:線材又要更新了。
還有人表示利好遊戲本,可以拋棄大磚頭了。筆者也是這麼認為的。
更有“法師”關注產業,認為對供應鏈齊全的中國廠商有利。
不過微博上就有人認為“行業標準制定牢牢掌握在歐美技術集團”。
但值得注意的是,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。
微博上還有人非常注意48V的電壓的安全問題,也有人說:50V以下電不死人。
大家對安全的關心非常有道理。USB-IF作為製定方,自然也考慮的非常細緻。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。
充電頭網總結
USB PD3.1規範的推出,除了以上利好之外,還對快充芯片、產品設計、產業製造都有重要的影響,甚至市場可能迎來一次小小的洗牌。
對消費者而言,在不遠的未來,我們的生活習慣都有可能被這種真正大一統的供電標準所改變,至少一套充電設備走天下很容易實現,讓我們期待那一天的到來吧!