USB PD全球直流插座標(biāo)準(zhǔn)浮現(xiàn)？
為此USB-IF(USB Implementers Forum)于2007年訂立了USB BC(Battery Charge) 1.0標(biāo)準(zhǔn)，提供了USB的供電電流，使USB纜線用于移動(dòng)裝置充電時(shí)更有充電效率，而后也陸續(xù)增修出USB BC 1.1版、1.2版。
USB BC僅滿足移動(dòng)裝置充電應(yīng)用，另有一群業(yè)者期望USB線路的供電能供條碼讀取器使用，因而訂立出PoweredUSB標(biāo)準(zhǔn)，最高可提供144瓦電能，不過PoweredUSB并未獲USB-IF認(rèn)可。
USB-IF之后也隨USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)的訂立而略提升USB的供電能力，自2.5瓦增至4.5瓦，但依然難滿足大眾需求，致使USB-IF于2012年提出USB PD(Power Delivery)標(biāo)準(zhǔn)，期望以USB PD取代USB BC，以及USB-IF不樂見的PoweredUSB。USB PD使用標(biāo)準(zhǔn)USB線路最高可攜帶100瓦電力，若用Micro-USB線路則可達(dá)60瓦電力，不僅適用于智能型手機(jī)，也適用于筆記型電腦、桌上型監(jiān)視器等的供電。因此DIGITIMES Research推估，USB PD有可能成為全球的家庭直流電源插座的新標(biāo)準(zhǔn)，并侵蝕、影響傳統(tǒng)家庭交流電源插座的價(jià)值地位。
逐漸普及的USB電源插座
USB插座愈來愈多近年來，有智能型手機(jī)、平板電腦的人，愈來愈常到處找尋Micro-USB纜線、USB電源配接器(俗稱變壓器，以下以此簡稱)，因?yàn)樗麄冃枰媸謾C(jī)、平板充電，甚至在捷運(yùn)站提供的充電桌，桌附近的墻面不僅提供一般110V電力插座，也順便提供USB電力插座，想充電者可以省去待USB電源配接器，只需攜帶Micro-USB纜線(若為iDevice則攜帶Lightning纜線)即可充電。另外，也有業(yè)者新推行的電源延長線插座，除原有的110V插座外也隨附USB插座，或者已??有建商在施工上也在110V插座隨附USB插座，以及新款汽車也內(nèi)建USB插座。
手機(jī)統(tǒng)一用USB方式充電是自大陸開始，過去手機(jī)的充電器不具交換性，每換1款新手機(jī)，舊的充電器便一并丟棄，使充電器垃圾堆積如山，因而尋求統(tǒng)一，而2014年3月歐洲議會(huì)也以550票比12票通過充電器統(tǒng)一的法規(guī)(但未言明是否采行USB/Micro-USB)。
在USB供電、充電愈來愈普及下，若USB插座、纜線只試用于手機(jī)、平板2種產(chǎn)品，則限縮其價(jià)值，因此USB-IF開始思考強(qiáng)化USB纜線的供電能力，期望擴(kuò)展USB纜線供電、充電的應(yīng)用范疇，因而訂立出USB PD標(biāo)準(zhǔn)。USB PD規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)早于2012年7月便已完成訂立，但由于支援USB PD標(biāo)準(zhǔn)的纜線，需測試驗(yàn)證取得PD Aware的認(rèn)證，因而需時(shí)間推展，直至2014年才逐漸展露。 USB PD是否能讓USB供電、充電應(yīng)用價(jià)值擴(kuò)大？對未來產(chǎn)業(yè)甚至終端使用者的沖擊與改變?yōu)楹危?DIGITIMES Research對此進(jìn)行觀察探討。
標(biāo)準(zhǔn)USB供電設(shè)計(jì)
在USB PD標(biāo)準(zhǔn)未訂立前，USB自身即有基礎(chǔ)的供電能力。由個(gè)人電腦扮演的主控端(host)，由于其電力來自電源插座，因此其USB埠可提供最大5V、500mA的電力。相對的，若個(gè)人電腦連接USB集線器(hub)，且集線器運(yùn)作的所有電能均由個(gè)人電腦的USB線路所提供，則USB集線器上的每個(gè)USB埠，僅能有5V、100mA的供電，其中USB集線器自身消耗約100mA，再把剩余的400mA分配給4個(gè)USB埠，典型的USB集線器多為4個(gè)USB埠。不過，若USB集線器自身也透過電壓器取得電源插座的電力，則依然可以給每個(gè)USB埠5V、500mA電能，或者因電力的源源不絕，設(shè)計(jì)者可設(shè)計(jì)出具有更多USB埠的USB集線器，而非限定在典型的4個(gè)埠。無論如何，USB埠最糟情況下仍有5V、100mA電能可用，在這個(gè)最基礎(chǔ)的供電條件下，至少讓剛接入的USB裝置能被電腦識別，而低用電的USB裝置可完全只以5V、100mA電力運(yùn)作，如USB隨身碟。但較大電力需求的USB裝置則需要更高電力，如USB外接硬碟，即需要5V、500mA電能，而更早期的USB外接硬碟需要更大的電力，否則無法驅(qū)動(dòng)硬碟的馬達(dá)運(yùn)作，需要額外借用另一個(gè)USB埠的電能(權(quán)宜變通的截接方式，非正規(guī)用法)，使電流量超越500mA，甚至自行配備變壓器，自行取用電源插座的電力。類似的，印表機(jī)、掃瞄器等大型電子產(chǎn)品，也無法用5V、500mA電能驅(qū)動(dòng)運(yùn)作，都需要自行準(zhǔn)備額外的變壓器。
標(biāo)準(zhǔn)USB集線器供電配分法
針對充電應(yīng)用訂立的USB BC
5V、100/500mA供電自1996年USB標(biāo)準(zhǔn)推行以來即是如此，但至2007年略有改觀，2007年移動(dòng)裝置以USB埠充電的需求已開始增加，USB-IF因而訂立出充電需求的規(guī)范，稱為USB BC。
USB BC依然使用5V電壓，但將電流量擴(kuò)增，增至1,800mA，用意明顯在于增強(qiáng)用USB埠充電時(shí)的充電效率，以免充了許久時(shí)間僅增加些微的電量，甚至在邊充邊用的情境下電量仍持續(xù)跌落，失去充電意義。
USB BC立意雖佳，但USB BC的缺點(diǎn)在于僅將USB纜線視為充電用線路，給裝置充電的同時(shí)不提供資料傳輸能力，因而有1.1版(2009年)修正，1.1版允許充電的同時(shí)進(jìn)行資訊傳輸，然最大電流量略有下修，降至1,500mA，即便如此仍是傳統(tǒng)USB供電的3倍電能(2.5瓦vs. 7.5瓦)。 2011年BC 1.2版標(biāo)準(zhǔn)出爐，依然維持最大1,500mA電流量，僅針對技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行增修。
值得一提的是，蘋果(Apple)產(chǎn)品雖也能用USB埠進(jìn)行充電，但僅使用USB埠的物理連接器，相關(guān)電氣特性均自行定義，如iPhone使用1,000mA，iPad使用2,100mA等。
不被USB-IF承認(rèn)的PoweredUSB標(biāo)準(zhǔn)
USB BC雖提供更大充電電流，但USB埠普及性過高，業(yè)界對USB埠能提供更大供電力的期望，并非只在電池充電上，也包含一般應(yīng)用，自1998年起，微軟(Microsoft )、IBM、NCR、Berg(連接器業(yè)者，之后由FCI購并)等共同研擬出PoweredUSB標(biāo)準(zhǔn)。[!--empirenews.page--]
PoweredUSB在電壓、電流上均??有所提升，電壓除原有5V外增加12V、24V(亦有業(yè)者采9V、25V)，電流增至3,000mA，最高可至6,000mA，整體而言能將供電瓦數(shù)增至30、72、144瓦。
業(yè)者之所以訂立PoweredUSB主要用于收銀機(jī)(POS)、條碼讀取器等應(yīng)用，因此PoweredUSB有時(shí)也稱Retail USB、USB PlusPower或USB +Power。 IBM握有PoweredUSB專利，使用PoweredUSB技術(shù)需付費(fèi)獲取IBM授權(quán)，如惠普(HP)、富士通(Fujitsu)均已取得授權(quán)。
未獲USB-IF認(rèn)同的PoweredUSB供電標(biāo)準(zhǔn)
USB 3.0僅些微提升USB-IF官方提出的USB BC主要用于電池充電，非官方提出的PoweredUSB主要用于收銀機(jī)應(yīng)用，沒有提升標(biāo)準(zhǔn)USB的供電能力，一直至2008年USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)登場，方屬真正提升。USB 3.0依然維持過往的5V電壓，但電流方面提升，過往(USB 1.x/2.0)以100mA為最小單位，允許1~5刻度調(diào)節(jié)，USB 3.0則以150mA為最小單位，允許1~6刻度的調(diào)整，即最低電流量150mA，最高900mA，較過往500mA為高，使最高供電力自2.5瓦增至4.5瓦。 4.5瓦依然是相當(dāng)小的電力，與PoweredUSB的數(shù)十瓦電力無法相比。
USB 1.x/2.0/3.0供電規(guī)格比較
USB PD為官方正式解答有鑒于業(yè)界對USB供電需求的呼聲愈來愈高，USB-IF訂立出USB PD標(biāo)準(zhǔn)，將供電能力正式擴(kuò)展至數(shù)十瓦等級，USB PD提出5種新的供電層次，分別為10瓦、18瓦、36瓦、60瓦、100瓦。
其中7.5瓦依然只以5V電壓供電，但10瓦、18瓦開始引入5V外的12V，60瓦與100瓦則再引入20V。且USB PD允許雙向供電，有別于過去的USB必然是主控端對周邊裝置供電，此主要是可攜??式電源崛起之故而有的務(wù)實(shí)因應(yīng)。
雖然將供電力擴(kuò)增至最高100瓦，但仍有纜線的區(qū)別，過往長久以來的標(biāo)準(zhǔn)USB纜線可以達(dá)最高的100瓦供電，但對于移動(dòng)裝置常用的Micro-USB，因連接器較小，在物理限制下，最高只能供電60瓦，無法至100瓦。
同樣的，USB-IF新訂立的C型連接器，屬移動(dòng)用的細(xì)小型連接器，一樣無法達(dá)最高的100瓦供電，其極限為60瓦。此外，USB PD相容過往的USB?? BC，言下之意USB-IF有意逐漸以USB PD取代USB BC。
此外，非官方的PoweredUSB推估也將逐漸淡出，僅少數(shù)應(yīng)用會(huì)持續(xù)采行，如高于100~144瓦間的供電應(yīng)用，且PoweredUSB僅相容至USB 1.x/2.0，不相容USB 3.0，雖然對收銀機(jī)的產(chǎn)業(yè)性、垂直性應(yīng)用而言不需要至高速的USB 3.0，但依然有邊緣化的危險(xiǎn)，且PoweredUSB的規(guī)格停留在2005年的0.8g版，未持續(xù)更新，后續(xù)發(fā)展堪慮。
USB供電能力一旦可達(dá)60瓦、100瓦，下一步可能實(shí)現(xiàn)的是印表機(jī)、掃瞄器、桌上型監(jiān)視器、乃至筆記型電腦(DIGITIMES Research抽樣，純就變壓器規(guī)格而言，常規(guī)筆電仍需60瓦以上電能，但可低于100瓦，薄型省電機(jī)種可低于60瓦)等，均可改以USB埠供電，此意味著未來換筆電、換印表機(jī)等，不用再隨同丟棄變壓器，而是可以沿用，以減少電子垃圾。
更重要的是，全球電力發(fā)展因溫室效應(yīng)逐漸起變化。過往提倡大型、集中發(fā)電(如核能、火力發(fā)電廠)，而后用高壓(透過高壓電塔，電壓愈高，傳輸過程中的電能耗損較小)、交流電傳送至各地，由各地變電所轉(zhuǎn)換成220V、100V供附近家庭使用，然220V、100V仍過高，家庭內(nèi)會(huì)再以變壓器再次進(jìn)行降壓，以便使用。而新的趨勢是，由家庭、社區(qū)設(shè)置太陽能或風(fēng)力發(fā)電，發(fā)出的電力為直流，直流不利遠(yuǎn)程輸送(輸送過程中電能損耗大，不經(jīng)濟(jì))，因而就近發(fā)電就近用電，未來家庭屋頂?shù)奶柲馨灏l(fā)電，電力送入屋內(nèi)即以USB纜線連接電器，以減少能源轉(zhuǎn)換的耗損(與110V交流降轉(zhuǎn)低電壓直流相較，損耗較小)。
USB PD 1.0定義5種供電型態(tài)
持續(xù)全球化趨勢
最后，USB PD不僅具產(chǎn)業(yè)意義，也具若干社會(huì)意義，USB PD意味著更進(jìn)一步的全球化。過往世界各地采行不同的類比電視標(biāo)準(zhǔn)，如NTSC美規(guī)、PAL歐規(guī)等，連接器方面亦有美國RCA端子、日本S端子等，此均是國家門戶之見的差異，而今正逐漸以O(shè)TT、網(wǎng)際網(wǎng)路規(guī)格，及HDMI連接器統(tǒng)一。同樣的，全球各地采行不同頻率、不同電壓、不同連接器的電源插座，這些差異使終端使用者出國必須帶萬用轉(zhuǎn)接座，變壓器若壞損、遭竊，也只能找原廠重新購置。USB PD的出現(xiàn)，有機(jī)會(huì)統(tǒng)一100瓦電力以下的應(yīng)用。且如前述，USB供電埠已逐漸融入生活，在捷運(yùn)、新的電源延長線插座、新建案、新車等，未來帶筆電到各國都不再需要帶變壓器，只要帶USB纜線，甚至筆電內(nèi)建可收縮的USB纜線，大大提升方便性。
USB PD涵蓋過往標(biāo)準(zhǔn)并拓展新供電應(yīng)用
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