了解这项改变生活的技术：2 / 5
USB PD规格支持高达240W的USB电源，足以驱动笔记本电脑和显示器等大型设备。 此规范增加了便利性，并包含了确保安全的规定。下面我们来看看实现这些功能的技术。
新功能
USB PD3.2（以下简称“USB PD”）允许通过单根线缆实现高达240W的电源传输。根据此规范，可以通过USB同时为多个设备供电，无需为每个设备提供专用的AC适配器。它还提供另外两个重要功能：快速角色交换（FRS）允许PC的电源角色和USB集线器的电源角色立即切换; 可编程电源（PPS）和可调电压电源（AVS）可实现快速充电而不会过热。下面，我们来看看 USB PD的功能，并解释新功能。
不再只是 5V
传统USB只能提供 5V 电源。但许多数码设备需要的远不止这个。而需要更高的电压才能实现更快的充电，尤其是电机驱动。为了让更广泛的设备共享USB AC适配器USB PD定义了、9V、15V、20V和5V等标准电压。此外，如果产品支持扩展功率范围（EPR 扩展指令，则可以使用28V、36V和48V，如表 1 所示。如果设备设计为按照标准电压工作，则可以使用USB AC 适配器。
标准 USB Type-C® 线缆可承载高达3A的电流，而支持100W功率输出或EPR的USB Type-C 线缆可承载高达 5A 的电流，这意味着最大功率为240W。
| PD 电源 | 5V电流 | 9V电流 | 15V电流 | 20V电流 | 28V电流 | 36V电流 | 48V电流 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 15W 及以下 | check1 | ||||||
| 15W 至 27W | 3A | check1 | |||||
| 27W 至 45W | 3A | 3A | check1 | ||||
| 45W 至 60W | 3A | 3A | 3A | check1 | |||
| 60W 至 100W | 3A | 3A | 3A | check2 | |||
| 100W 至 140W | 3A | 3A | 3A | 5A2 | check3 | ||
| 140W 至 180W | 3A | 3A | 3A | 5A2 | 5A3 | check3 | |
| 180W 至 240W | 3A | 3A | 3A | 5A2 | 5A3 | 5A3 | check3 |
1 标记表示电流根据PD功率而变化。电流值（A）由PD功率/目标电压计算。最大值为3A。
2 电流值（A）由PD功率/目标电压计算。使用100W（5A) 线缆为 5A，但使用3A时的最大值（标准）线缆限制为3A。
3 电流（A）由PD功率/目标电压计算。使用支持EPR指令的线缆时，最大值为5A，但使用 3A（标准）线缆时的最大值限制为3A @20V，即使使用100W（5A）电缆，最大值也限制为5A@20V。
实现AC适配器共享的“电源规则”（Power Rules）
例如，假设您有一台工作在24W的设备，并且您找到了一个额定功率为27W的USB Type-C AC适配器。但是由于您不知道适配器的输出电压功能，因此无法确定它是否可用。USB PD通过使用“电源规则”来解决这个问题，该规则规定了兼容电源的行为方式。
请注意，下面的讨论中，“Source” 表示供电端，“Sink” 表示受电端。
在电源规则中，要求兼容设备设计为在供电端功率（W）≥ 受电端功率（W）的情况下保证运行。这个概念是，如果你能提前知道供电端的供电能力，你就可以开发一个根据该供电能力工作的受电设备。在前面的示例中，受电端需要的功率比供电端的 AC适配器少，因此它必须能够正常工作。图 1 是表 1 的衔接图。
电源PDP评级：供电端可以提供的PD功率（W）评级
图 1：标准电压与源 PDP 额定值
例如，标记为50W的电源可以提供 5V、9V、15V或20V作为标准电压，并且可以提供3A@5V、3A@9V、3A@15V 、2.5A@20V。如果受电设备能够在低于50W的功率下工作，则它必须能够通过这些组合中的至少一种来运行。
符合USB PD3.1及更早规格的AC适配器，如果除了标准电压外还需要12V输出等，则需要作为选项支持。另一方面，现在需要支持SPR AVS的符合USB PD3.2的AC 适配器，因此图 1 中 供电端PDP大于 27W的产品可以提供9V或更高的电压。因此，可以提供12V输出作为标准电压范围的一部分。但是，即使您捆绑了支持可选电压或USB PD3.2的AC 适配器，受电端也必须能够在标准电压（非 AVS）下工作才能共享AC适配器。
为了汲取超过3A的电流，必须使用损耗较低的100W（5A）或兼容EPR的线缆。100W（5A） 或兼容EPR的线缆采用称为e-Marker的识别组件。对于电源PDP超过60W的供电端，如图、1所示，供电端与e-Marker通信在开始供电之前检查线缆的兼容性。 如果线缆无法识别为 100W（5A）或 是EPR兼容线缆，则最大电流将限制为3A，因此即使供电端PDP为100W至 240W，提供的功率也将限制为最大60W。
FRS（快速角色交换），立即在“电源供电端”和“电源受电端”之间切换
如上一节所述，快速角色交换（FRS）功能是一项有望通过使用USB大幅改变的电源供电技术。它允许在短时间内切换供电和受电的关系。例如，假设笔记本电脑由带有AC适配器的USB 集线器供电，如图2所示。如果USB集线器在此状态下失去AC适配器的电源，笔记本电脑可以使用PC内的电池继续运行，但集线器本身将停止运行。此时，如果PC通过集线器与其他设备通信，则该通信将不完整。FRS是一种在短时间内（150 μsec以内）交换供电和受电角色并保持通过USB集线器进行通信的机制。
图 2： FRS 改变供电方向
请详细参阅 USB 供电（3）技术2 - USB Type-C 和角色交换 关于「角色交换」。
可编程电源（PPS）和可调电压电源（AVS）— 降低转换损耗
如图3所示，例如为锂离子电池充电的首选方法是从恒流充电（保持固定电流，同时逐渐增加电压）开始，然后改用恒压充电（保持固定电压，同时逐渐降低电流）。
图 3 锂离子电池的充电模式（电压和电流的变化）
当使用输出电压固定的 AC 适配器为锂离子电池充电时 ，AC 适配器无法直接实现锂离子电池的充电模式。
例如，将一个能够持续输出恒流充电模式所需电流和恒压模式所需电压电平的USB交流适配器，连接到锂离子电池充电器上，充电器将根据输入功率转换为电压和电流。到充电模式对锂离子电池进行充电。在这种情况下，在恒流充电模式下，施加到锂离子电池的电压与AC适配器提供的固定电压之间会出现较大的电位差。一般来说，这种差距会转化为热量，导致充电效率降低。
PPS（可编程电源）是 USB-PD 的一项可选功能，允许源在 5V 至 20V 的范围内改变电压（以 20mV 为步长）和电流（以 50mA 为步长）。如果 Sink 连接到具有 PPS 功能的 Source，它可以请求 Source 以较小的步长改变电压和电流。因此，AC 适配器可以输出如图 3 所示的电压和电流波形的充电模式，从而减少发热和转换损耗。
另一方面，AVS（可调电压电源）被标准化为更简单的可变电压源，而不是像 PPS 这样复杂的东西。事实上，AC适配器通常不支持恒流工作，如果支持PPS，这会增加成本。AVS 的规格允许输出电压以 100mV 的步长在 9V 至 48V 的范围内变化。
通过符合国际标准 （IEC 63002） 和认证来确保安全
USB PD还实现了国际标准（IEC 63002）定义的电源和设备之间的通信。根据国际协议，政府和一些上市公司采购的产品必须符合国际标准，使用USB PD的产品在采购时可以获得有利地位。
此外，当产品获得USB-IF（制定USB规范的组织）的认证时，您可以获得将USB徽标标志作为认证产品使用的许可。它能够吸引市场。另一方面，仅通过查看产品，您可能无法判断它是否真的是认证产品。设备到设备身份验证（USB Authentication /C-AUTH）是作为一种按系统级别识别认证产品的机制而引入的。
在下一节中，我们将介绍 USB Type-C 连接顺序和角色交换，以提高USB的灵活性。