Standard technologii USB, czyli Uniwersalnej Magistrali Szeregowej, został stworzony głównie w celu ułatwienia i przyspieszenia przesyłania danych między różnymi urządzeniami elektronicznymi. Rozwój mobilności spowodował, że sposób korzystania z tego standardu został zredefiniowany. Obecnie oczekuje się, że sprzęt elektroniczny będzie nie tylko efektywny i wygodny w użyciu w miejscu stałym, ale także ma być mobilny. Przenośne urządzenia muszą być zatem lekkie, smukłe, a ich ładowanie powinno być szybkie, aby uniknąć konieczności ciągłego podłączania do kabla. Istotne są również uniwersalność zastosowania i bezpieczeństwo użytkowania.

Ładowanie urządzeń mobilnych

W skrócie można powiedzieć, że ładowanie sprzętu opiera się na zwiększeniu poboru mocy przez urządzenie, co jednak może doprowadzić do jego przegrzania i w efekcie jego uszkodzenia. Użytkownicy natomiast oczekują, by ładowanie urządzeń następowało w jak najszybszym czasie. W związku z tym trzeba było opracować taki sposób ładowania, który byłby i szybki, i bezpieczny.

Tradycyjny standard ładowania (USB battery charging) wykorzystuje ładowarkę o napięciu 5V i natężeniu prądu 1A, co daje maksymalną moc ładowania do 5W. Szybkie ładowanie korzysta natomiast z ładowarki o wyższej mocy, często przekraczającej 20W. By to osiągnąć stosuje się specjalne algorytmy (protokoły komunikacji) między urządzeniem a ładowarką, które analizują stan baterii i dostosowują proces ładowania do jej potrzeb. Poprzez odpowiednią regulację parametrów można zoptymalizować, a w zasadzie skrócić czas ładowania nawet 5-krotnie w porównaniu z tradycyjnym sposobem ładowania, nadal bez ryzyka uszkodzenia elektroniki po obu stronach kabla.

Xtorm XXR101 >>

Powerbank Rugged 10000mAh 18W USB-C PD

Złącze USB typu C

Złącze USB-C posiada 24 styki, które są zamknięte w niewielkiej obudowie o wymiarach 8×2 mm. Umożliwia to wykorzystanie go w każdego rodzaju urządzeniu bez ingerowania w jego ogólną wielkość, czy smukłość. Dodatkowo złącze te cechuje się wysoką trwałością użytkowania oraz umożliwia wygodne podpinanie kabla w dowolnej orientacji, bez zwracania uwagi na polaryzację. Ze względu na wymienione zalety złącza USB-C, od 2024 r. zgodnie z prawem UE ma nastąpić ujednolicenie standardu USB. Wszystkie smartfony, tablety, smartwatch-e, głośniki przenośne, zestawy słuchawkowe i inne małe urządzenia elektroniczne z ładowaniem zewnętrznym będą musiały być wyposażone w złącze typu C. Od 2026 roku ładowanie laptopów będzie odbywać się tylko przez USB-C.

Lindy 73410 >>

Zasilacz PD USB typu C o mocy 20W

USB Power Delivery

Jedną z najpopularniejszych i najwygodniejszych tego typu technologii jest Power Delivery (PD). Zaadoptowała ona najbardziej uniwersalne złącza w standardzie USB czyli typ C, tworząc standard szybkiego ładowania o skrócie - USB PD.

Celem standardu USB PD jest całkowite ujednolicenie technologii ładowania, co pozwoli na używanie jednego zasilacza do wszystkich mobilnych urządzeń elektronicznych, od małych smartwatchów, konsumujących niecałe 5W po prądożerne laptopy, których zapotrzebowanie wynosi do 100W, a w niektórych przypadkach nawet więcej.

Technologia Power Delivery pozwala na dostosowanie parametrów ładowania z zakresu napięcia 5V, 9V, 15V 20V przy płynnej regulacji natężenia prądu. Używając ładowania Power Delivery dochodzi do komunikacji urządzenia przystosowanego do ładowania wyższą mocą z adapterem i poboru energii o takich parametrach, jakich potrzebuje, nie powodując przy tym uszkodzenia mechanizmu przełączającego. Dzięki specjalnym płytom USB-CTM wykluczono niebezpieczeństwo przegrzania z powodu zwiększonej mocy.

Xtorm XXR105 (XR105) >>

Powerbank solarny Super Charger 10000mAh 20W USB-C PD

Zalety USB Power Delivery

Uniwersalny

Standard USB PD umożliwia ładowanie różnorodnych urządzeń przenośnych, które posiadają port USB-C. W ten sposób jedną ładowarką z Power Delivery naładujemy smartfony, tablety, laptopy, ultrabooki, konsole i inne.

Bezpieczny

Standard Power Delivery dostosowuje moc ładowania do konkretnego urządzenia, co zapobiega uszkodzeniu mechanizmu przełączającego. Dzięki płycie USB-CTM podłączone urządzenie jest chronione przed przegrzaniem oraz przeciążeniem.

Wydajny

Urządzenie podczas ładowania jest w pełni wydajne, więc można z niego korzystać nawet gdy jest podłączone do ładowarki. Przy czym mimo wszystko warto pamiętać, że szybkie ładowanie może nagrzewać sprzęt, a obciążony CPU przez użytkowanie wygeneruje dodatkowe ciepło, którego smartfony nie lubią. Power Delivery umożliwia przepływ mocy w obie strony, bez ustalonego kierunku. Oznacza to, że jeśli połączymy dwa smartfony za pomocą kabla USB-C, to jeden może ładować drugi i odwrotnie. By jednak było to możliwe, smartfon musi obsługiwać ładowanie zwrotne przez OTG.

Wygodny

Ładowanie urządzeń z Power Delivery jest możliwe za pomocą kabla z wtyczką USB-C, bez potrzeby kupowania specjalnych akcesoriów.

Cztery wersje USB PD

W 2012 roku USB Implementers Forum (USB-IF), organizacja standaryzacyjna odpowiedzialna za rozwijanie standardów USB, wprowadziła pierwszą wersję Power Delivery. Od tego czasu pojawiały się kolejne 3 wersje specyfikacji, dając nowe możliwości. USB PD 1.0 zapewniała tylko stałe profile zasilania, natomiast nowsze standardy PD 2.0, 3.0 i 3.1 są bardziej dynamiczne i pozwalają na większą elastyczność. Poniższe tabele przedstawiają omawiane wersje.

tab.https://manhattanproducts.eu/pages/usb-c-pd-charging-everything-you-need-to-know

Czwarta specyfikacja - USB PD 3.1 dzieli moc na dwa zakresy: Standard Power (SPR), który jest aktualnym standardem USB PD 3.0 z maksymalną mocą ładowania 100 W oraz Extended Power (EPR) z trzema nowo dodanymi napięciami 28 V, 36 V i 48 V. Maksymalny prąd wyjściowy dla trzech napięć dalej wynosi 5 A, a maksymalna moc wyjściowa może osiągnąć nawet 240 W.

tab.https://manhattanproducts.eu/pages/usb-c-pd-charging-everything-you-need-to-know

Jak można zauważyć, urządzenia ładujące się z większą mocą wymagają do tego specjalnych kabli, które mogą przesyłać szczególnie wysokie prądy. W przeciwnym przypadku istnieje ryzyko przegrzania kabla i stopienia izolacji. Aby uniknąć awarii, warto wybierać kable Power Delivery od sprawdzonych producentów.