USB Type-C、电源传输和可编程电源的区别
来源:www.wonplug.net | 作者:wonplug | 发布时间: 2021-05-10 | 551 次浏览 | 分享到:
  自1996年以来,USB(通用串行总线)的体系结构一直用作连接器及其相关信号和电源传输的标准。在此期间,为了提高采用这些标准的系统的性能,对规范进行了许多更改。适用于电源设计的最新发展包括USB Type-C连接器,USB Power Delivery规范和USB Programmable Power Supply规范。这些增强功能使USB成为提供电源的绝佳选择,而在过去,USB主要是电源能力有限的数据和信号提供者。在本文中,我们将讨论USB Type-C,USB Power Delivery和USB可编程电源之间的关系,以及它们与电源的关系。
  
  USB Type-C:是标准化的USB连接器;好处包括紧凑,时尚和可逆的设计。
  
  USB Power Delivery:是一项规范,它允许负载和电源协商多个标准的Power Delivery水平。 USB Power Delivery将USB的供电能力提高到100 W,在为多个设备供电时特别有用。
  
  USB可编程电源:是USB Power Delivery的补充规范,描述了负载和电源如何通信以达到递增的Power Delivery级别。此功能对电池充电特别有用。
  
  USB Type-C连接器
  
  USB Type-C(也称为USB-C)连接器设计是对称的,因此可以通过任何一种方式插入,这意味着没有右侧或顶部或底部颠倒。和USB连接器设计相比,这使插头可以更快,更轻松地插入。 使用以前的连接器设计时,要求用户目视检查连接器以确定正确的方向,或者通过反复尝试的过程将连接器插入; 造成轻微的不便。 USB Type-C插头的另一个功能是具有圆角的边缘,这在插入插头时具有自对准特性的优点。
  
TYPE-C转换器
  
  USB Type-C插头旨在提供中等水平的功率(小于100 W),并且与小插头相关的规格使电源可以传送到各种紧凑型电子产品。使用USB连接器进行电源和信号传输的一个优点是,它是一种复杂的设计,相对而言开发成本较低。这主要是由于在全球范围内广泛采用连接器而获得的规模经济。另一个优点是该系统已通过大量用户和产品设计的验证,这意味着该设计已证明其可靠性,并且极少出现未知操作问题的可能性。重要的是要注意,由于USB Type-C提供的复杂性和速度,USB Type-C的价格通常会比上一代USB连接器高。然而,随着USB C型连接器变得越来越普遍,预计成本会相应地进行调整。
  
  不合格的USB Type-C应用
  
  由于设计时尚,体积小和成本低,设计人员可能选择使用USB Type-C连接器,但决定不符合USB Power Delivery标准。只要不合格电源的电压为5 V,并且最大负载电流规格小于连接器的5 A额定值,那么使用不合格设计导致设备损坏的可能性就会很小。如果不合格的电源提供的输出电压大于5 USB的传统USB电压,则存在损坏负载的巨大风险。
  
  USB Type-C,供电和3.1 Gen 2之间的关系
  
  USB Type-C连接器与USB 3.1 Gen 2和USB Power Delivery紧密相关。这通常使人们对Type-C,3.1 Gen 2和USB Power Delivery概念之间的关系感到困惑。重要的是要注意,尽管这些概念相互关联并相互补充,但它们是独立的。设备或电源可以使用USB连接器,而不能实现USB 3.1 Gen 2或USB Power Delivery。
  
  重要的是要注意,USB协议可以使用除指定的USB连接器以外的其他连接器来实现。客户可能选择利用USB数据和电源协议来利用USB已经部署的超大型开发和验证工作,但不使用USB标准化连接器来创建专有系统。
  
  USB供电
  
  USB的目标之一是保持规范的旧版本和新版本之间的互操作性。 在先前版本的USB标准中,传送的电压指定为5V。USB Power Delivery标准允许传送的电压为5 V、9 V、15 V或20 V,并且功率级别最高为100W。
  
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  USB Power Delivery建立了操作协议,以确保最新USB版本中可用的更高电压不会损坏设计用于5 V操作的旧设备。 为了防止此类损坏,USB Power Delivery要求合格的设备以最初向负载提供最大900 mA的5 V电压。 负载与电源之间的通信可以建立更高的最大负载电流和更高的工作电压。 如果在连接负载和电源后没有通信,则电源配置将保持最大负载电流容量为5 V和900 mA。 如果负载与电源之间的通信在建立后丢失,则电源将安全地恢复为5 V和900 mA配置。
  
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  USB Power Delivery指定的功率级别
  
  USB供电应用
  
  当产品复杂且价格昂贵时,USB Power Delivery可以创建可用于为多个产品供电的单个电源的优势将是最大的好处。 USB Power Delivery应用程序的一个示例是用于为手机、笔记本电脑、平板电脑、智能手表和耳塞充电的电源。 所有这些产品都足够复杂,以至于可以增加与电源通信的成本和复杂性。 另外,用户可能在他们期望为其提供功率的车辆、房间、办公室或旅行中,但是不同功率负载的混合将很难预测。 在这些情况下,USB Power Delivery电源将与每个设备协商以提供该负载所需的正确电压和电流配置。
  
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  虽然声称USB Power Delivery可以实现更快的电池充电的说法没有错,但它们可能会被误解。电池充电所需的时间受电池的结构和电源的供电能力限制。如果电池的充电受充电器的功率传输能力而不是电池结构的限制,那么实施USB Power Delivery将缩短为电池充电所需的时间。当两个电源的电源输出容量相同时,与固定输出电源相比,USB Power Delivery不会减少充电时间。
  
  对于USB供电来说,可能不太合适的产品是那些不太复杂且价格相对较低且功耗要求相对较低的产品。较便宜的产品可能无法承受设计和制造成本,这是因为设备内置了USB Power Delivery功能,以便与电源进行通信。在大多数选择电源为负载供电的应用中,仅根据负载需求选择电源容量。如果指定了更高容量的电源,则电源中的多余容量将导致电源的尺寸和成本大于所需的容量。 USB供电源的供电容量必须设计为提供可配置源的最大额定功率。可以通过USB Power Delivery源或较小的Power Delivery源供电的轻负载系统将招致使用USB Power Delivery源的成本和尺寸方面的损失。
  
  USB可编程电源
  
  与传统协议和USB Power Delivery协议相比,USB Programmable Power Supply协议提供了更好的电源控制。 USB电源传输操作协议控制着USB电源如何提供离散电压电平,而USB可编程电源操作协议则建立了在粒度级别上控制电源输出电压和电流特性的能力。
  
  USB可编程电源应用
  
  USB可编程电源提供的一种需要对电压和电流进行精细控制的常见应用是电池充电。在常规的电池充电器拓扑中,电压源被施加到电池充电控制电路,并且系统的输出提供适当的电压和电流以对电池充电。当将电池充电电压和电流特性标准化时,此方法效果很好,因此电池充电电路可以成为标准设计。对于需要为电池定制电压和电流充电曲线的应用,则USB可编程电源可能是更好的解决方案。使用USB可编程电源电源,负载将监视电池的状态并向电源提供命令,以使电池以正确的电压和电流曲线充电。需要注意的是,当USB可编程电源配置用于电池充电时,开发团队需要设计、实现和测试电池充电算法和电路,而当选择标准电池充电电路时,则需要电池供应商充电电路已完成大部分或所有这些任务。
  
  结论
  
  USB Type-C连接器和USB Power Delivery规范对USB标准进行了重大改进。虽然实施完整的标准将允许大大增强系统,但是仅实施新标准和协议的一部分也可以实现显着的收益。预计USB Type-C连接器将因其体积小,设计改进和连接器成本低等优点,被用于许多传统的5 V供电应用中,负载电流要求为5 A或更小。

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