2012年12月11日09:04 来源：人民网-财经频道
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最大可供100W电力的“USB PD”的做法是导入对应线缆，线缆的辨别和供电数值通过配备专用IC来确定。支持产品估计将在2013年上半年面世。
一个USB端子最大可供电100W的规格“USB Power Delivery（ USB PD） Specification”于2012年7月制定完成。USB 2.0和USB 3.0在最大可分别进行480Mbit/秒、5Gbit/秒的数据通信的同时，还可作为“总线电源”最大可供电100W。 此前，USB 2.0的总线电源最大为2.5W（5V、500mA），USB 3.0最大为4.5W（5V、900mA）。此外，即便是在面向便携终端电池充电用途，不传送数据以提高供电的“USB Battery Charging（USB BC）”规格中，也只能供电7.5W（5V、1.5A）。而USB PD将总线电源最大提高至100W，用USB连接线即可驱动笔记本电脑和30英寸级液晶电视等显示器（图1）。
图1：2013年上半年支持“USB PD”的产品将面世
除“Battery Charging Revision 1.2”外，USB的规格每更新一次，供给电力都在增加。2012年7月亮相的“USB PD”实现了100W供电。预计支持产品将在2013年上半年亮相。
5级规格
USB PD的供电范围为10～100W。并具体针对供电的大小设置了10W、18W、36W、60W和100W五级“规格”（图2）。10W供电为规格1，供给电力越高，规格编号越大，可供给100W电力的为规格5。
图2：具有5级规格
USB PD相应于供给电力分5级规格。以各规格确定电压和电流供电。100W供电以20V电压和5A电流实现（a）。USB PD的拓扑将供电侧称为“Provider”，受电侧称为“Consumer”（b）。（图由《日经电子》根据USB PD的技术标准书制作）
USB PD通过提高电压和电流来扩大供给电力。10W以5V×2A、18W以12V×1.5A、36W以12V×3A、60W以20V×3A、100W以20V×5A实现。在利用此前的5V电压的同时，又新追加了12V和20V。之所以选择12V，是因为这是很多产品常用的电压。车载设备也多利用12V驱动。20V是笔记本电脑的AC适配器DC输出时所用的电压。USB PD在制定规格时就考虑到了驱动笔记本电脑用途，因此选择了20V。
但支持100W供电的只有“Standard-A”及“Standard-B”等标准规格的连接器。便携终端用Micro USB连接器只能供电60W。USB PD为提供大电力需要利用支持线缆。为了辨别是否是支持USB PD的产品，线缆和产品上都加了专用标记。
检测出支持线缆
USB PD将供电侧称为“Provider”，受电侧称为“Consumer”，在供电侧和受电侧交换数据，决定实际发送的电力值。工作流程大致如下。
首先，判断插入的线缆是否支持USB PD（图3）。其次，判断为支持产品时，供电侧和受电侧之间交换数据，确定发送电力的电压和电流。电压值设定5V为标称值，从供电侧发送可输出的电压和电流列表，受电侧从中选择并确定电压和电流。最后，从Provider向Consumer发送电力。
图3：可辨别支持线缆的“USB PD”
“USB PD”首先辨别是否为支持线缆。接下来通过VBUS通信确定实际传输电力的电压和电流。然后供电。这一连串动作由“Device Policy Manager”等管理部负责。（图由《日经电子》根据USB PD的技术标准书制作）
供电因不使用“D+”和“D-”等信号线，而是利用“VBUS”线，因此可以边供电边收发数据。供电利用VBUS线的方法与此前的USB 2.0和USB 3.0相同。另外，确定电压值和电流值时的数据交换也利用供电用VBUS线进行。
通过上述流程就实现了USB PD最大供电100W，同时又确保了与以往的USB兼容。为此，专门配备了确认是否为专用线缆的认证功能以及确定电压值和电流值的IC（图4）。其中，USB PD为辨别专用线缆，改进了连接器的构造。USB PD的Standard-A和Standard-B规格的开口部尺寸都同以往的连接器相同，原来的USB连接线可以插拔。Standard-A和Standard-B都是只通过稍微改变连接器的内部构造，就可以判断是否为USB PD线缆。
图4：需要控制IC和专用线缆
USB PD与以往的USB规格不同，需要专用控制IC和专用线缆。控制IC被称为“PD芯片”。专用线缆还可连接以往的USB连接器。（图由《日经电子》根据USB PD的技术标准书制作）
USB PD Standard-A和Standard-B的差异，按照使用设备区分。具体而言，Standard-A连接器用于连接台式个人电脑和笔记本电脑等“主机”，而Standard-B用来连接称为“设备”的打印机和扫描仪等台式外设。
改变连接器的构造
USB PD Standard-A连接器为了辨别产品是否支持USB PD，在接收侧的“插座”里面新追加了“PD DETECT”端子。稍微加长了USB PD Standard-A插头的长度，以接触到PD DETECT端子（图5）。通过检测是否有接触，来判断是否为支持线缆。
USB PD Standard-B在插座中追加了ID端子，用来判断是否为支持线缆（图6）。另外，根据电容器的安装位置来判断是3A用线缆还是5A用线缆。电容器位于ID端子和地面之间的为3A线缆，位于ID端子和VBUS之间则为5A线缆。
图5：追加端子，通过接触进行判断
“USB PD”的“Standard-A”连接器在接收侧的插座中追加了用来检测是否为USB PD支持线缆的“PDDETECT”端子（a、b）。该端子配置在插座里面，仅长度较长的USB PD的Standard-A连接器能接触到。（图（a）由《日经电子》根据USB PD的技术标准书制作）
图6：通过追加ID端子进行判断
“USB PD”的“Standard-B”连接器追加了ID端子，用来判断是否为支持线缆（a，b）。ID端子还用来确定流过线缆的电流值。根据电容器的安装位置来判断是3A用线缆还是5A用线缆（c）。（图（a）由《日经电子》根据USB PD的技术标准书制作）
USB PD的Micro规格连接器方面，在原规格中设置了ID端子，因此没有太大改变。不过，由于最大流过60W电力，连接器部和线缆部等容易发热。Standard-A和Standard-B规格也同样如此，USB PD的规格必须将温度上升范围控制在＋30℃以内。因此，必须采取不同于以往USB的热对策。
追加PD芯片
关于USB PD新导入的确定电压值和电流值的流程，通过在供电侧和受电侧双方的产品中追加交换所需数据的IC、即“PD芯片”予以支持。通过在这两个PD芯片间交换数据来确定发送的电压和电流值。利用VBUS端子收发载流子频率为23.2MHz、数据传输速度为300kbit/秒的“FSK（frequency shift keying）”信号。
美国英特尔公司的USB-IF人士介绍，PD芯片集成到USB控制器中的可能性比较低。这位人士认为因为“最合理又省钱的方法是，USB控制器利用现有的产品，USB PD只在需要时追加PD芯片”。
支持产品从2013年开始面世
随着USB PD规格的制定，支持产品的开发今后将会加速。部分企业已经宣布开发支持产品。例如，英特尔在2012年9月举行的开发者会议“IDF 2012”上，演示了利用USB PD驱动耗电量为60W级的笔记本电脑的情形。
该演示通过笔记本电脑的AC适配器向供电侧的基板发送电力，然后利用USB PD从供电侧的基板向受电侧的基板供电（图7）。而针对笔记本电脑，经由电源线从受电侧的基板为笔记本电脑供电。将来，通过将供电侧基板安装到AC适配器内，将受电侧基板安装到笔记本电脑中，可提供USB PD规格的AC适配器。
图7：推进支持USB PD产品的开发
在2012年9月的“IDF 2012”上，英特尔公司公开了利用USB PD用开发板卡驱动笔记本电脑的演示（a）。由恩智浦半导体社、Obsidian Technology以及安森美半导体共同试制。除了这3家公司外，USB PD技术标准书中记载的“Contributors”企业好像也已开始着手开发支持产品（b）。例如，SMSC和TI就在开发USB PD用IC。
IDF 2012的演示中使用的供电侧和受电侧基板以美国Obsidian Technology公司的开发板卡为原型，PD芯片的IP也由该公司制造。据称，除该公司外，参与试制的还有荷兰恩智浦半导体公司和美国安森美半导体公司。详情未予公布，不过英特尔的解说员称“恩智浦半导体和安森美半导体均负责电源周边器件的开发”。
除上述三家公司外，美国Standard Microsystems Corp.（SMSC）和美国德州仪器公司（TI）也分别在开发USB PD用IC。双方均未公开IC的种类和功能等，不过SMSC宣布预定2013年上半年投产30W产品。除此之外，USB PD技术标准书中记载的“Contributors”企业等似乎也开始着手开发USB PD产品。候补企业方面，IC领域有美国LSI公司和瑞萨电子公司、连接器领域有台湾鸿海精密工业公司和日本航空电子公司、测量仪领域有美国力科公司、个人电脑领域有美国戴尔公司和美国惠普公司（HP）、外设领域有美国希捷科技公司和西部数据公司。（日经技术在线！ 供稿）
