Cos'è la tecnologia USB Power Delivery (PD)? Una spiegazione di USB-PD e delle sue tipologie.

USB Power Delivery (PD) è una tecnologia che consente a un dispositivo di comunicare con il caricabatterie e il cavo per determinare il proprio fabbisogno energetico, garantendo una ricarica sicura, rapida ed efficiente. La differenza principale risiede nelle maggiori capacità di trasferimento di potenza offerte rispetto ai metodi di ricarica USB tradizionali. Inoltre, USB-PD può essere tecnicamente integrato in qualsiasi porta USB-C, qualora il produttore lo ritenga opportuno.

Nemmeno gli standard di ricarica proprietari di aziende come OnePlus , Xiaomi e Apple possono competere con la straordinaria versatilità dell'USB-PD. Tuttavia, esistono diversi livelli di USB-PD e non tutti i dispositivi che lo supportano offrono lo stesso tipo di erogazione di energia. Analizziamo quindi nel dettaglio il funzionamento dell'USB-PD.

Come funziona USB PD?

Se hai uno smartphone recente, probabilmente avrai notato che si ricarica molto più velocemente rispetto ai modelli precedenti. Ciò è probabilmente dovuto alla tecnologia USB-PD e alla sua capacità di configurare autonomamente la tensione di uscita, a differenza dei protocolli più vecchi.

Probabilmente conoscete già l'USB , il protocollo di comunicazione più diffuso, ma in termini di alimentazione, lo standard USB Battery Charging , precedente all'USB-PD, era in ritardo rispetto ad altri standard. Col tempo, si è resa necessaria una soluzione per ricaricare i dispositivi in ​​modo più rapido, sicuro ed efficiente. Ed è qui che entra in gioco l'USB Power Delivery.

Per comprendere questo concetto, è necessario innanzitutto sapere cos'è l'energia.

In termini semplici, la potenza è data dalla corrente moltiplicata per la tensione erogata (P=IV) , e quindi, con la tecnologia PD, i valori di corrente e tensione vengono regolati per fornire la quantità richiesta. Questa "quantità richiesta" viene determinata negoziando l'erogazione di potenza tra il caricabatterie e il dispositivo.

Il caricabatterie inizia inviando un segnale a bassa potenza al dispositivo. Il dispositivo risponde ricevendo energia alla sua massima capacità. Il caricabatterie regola quindi la tensione e la corrente di uscita in base alle esigenze del dispositivo.

Ciò viene fatto per garantire che il processo di spedizione proceda in sicurezza e per evitare eventuali problemi di compatibilità.

In linea di massima, il tuo telefono si ricaricherà probabilmente ad almeno 15 W se supporta una qualsiasi tecnologia di ricarica rapida. La ricarica tramite USB, d'altra parte, supporta un'uscita massima di 5 V e 0.9 A , che equivale approssimativamente a 4.5 W di potenza.

Questo è anche il motivo per cui l'USB Type-C è più comunemente utilizzato rispetto al Type-A o al Micro USB, poiché può raggiungere 3 ampere a 5 volt , oppure, in alternativa, può utilizzare 1.5 ampere alla stessa tensione. E con PD, il tuo dispositivo (se supportato) può raggiungere fino a 240 watt!

Il ruolo dell'USB Type-C nell'USB PD

USB PD e USB Type-C vengono spesso confusi o usati in modo intercambiabile, ma in realtà sono due tecnologie diverse. USB PD è un protocollo che permette ai dispositivi di negoziare la quantità di energia di cui necessitano, mentre USB Type-C è semplicemente uno standard di connettore utilizzato per facilitare USB PD.

Pertanto, sebbene USB PD utilizzi una porta USB Type-C, non tutti i connettori USB Type-C supportano USB PD . Ciò significa che, per sfruttare le velocità di ricarica rapida offerte da USB PD, è necessario assicurarsi che sia il dispositivo che il caricabatterie supportino USB PD.

D'altro canto, la porta USB Type-C supporta la ricarica inversa , ovvero può inviare segnali in entrambe le direzioni. Questo la rende più pratica, in quanto permette di alimentare un SSD portatile tramite il telefono o persino di caricare il telefono collegandolo a un altro dispositivo. Tuttavia, è necessario tenere presente alcuni aspetti, come ad esempio le limitazioni imposte da alcuni produttori alle funzionalità USB-PD, pertanto l'esperienza d'uso potrebbe variare.

Tipi di USB PD

Come standard, l'USB-PD si è evoluto rapidamente per consentire una ricarica rapida ed efficiente dei dispositivi. Tuttavia, è importante notare che non tutti i dispositivi implementano la tecnologia PD allo stesso modo, da qui le numerose revisioni apportate nel corso degli anni.

USB PD 1.0 ha rappresentato una vera rivoluzione, essendo in grado di erogare fino a 100 W (20 V a 5 A) di potenza , un notevole passo avanti rispetto alle tradizionali specifiche di alimentazione USB. Il livello di potenza veniva determinato tramite un processo di negoziazione tra il dispositivo e il caricabatterie, anziché essere vincolato a valori fissi di tensione e corrente come avveniva in precedenza.

I progressi introdotti con USB PD 2.0 e 3.0 si sono concentrati principalmente sulle funzionalità di gestione dell'alimentazione. Hanno fornito informazioni più dettagliate sul dispositivo in carica, ad esempio segnalando se la temperatura della batteria era troppo elevata o se la tensione o la corrente superavano i livelli previsti. Questi miglioramenti hanno significativamente aumentato sia la sicurezza che l'efficienza della ricarica.

Tuttavia, l'efficacia di queste revisioni dipende dalla compatibilità del dispositivo e del caricabatterie. Sebbene sia vero che i vantaggi completi di una particolare revisione PD si possano ottenere solo se sia il dispositivo che il caricabatterie supportano tale revisione, USB PD è progettato tenendo conto della retrocompatibilità.

Ciò significa che un dispositivo che supporta PD 3.0, ad esempio, può comunque caricarsi utilizzando un caricabatterie PD 2.0 o 1.0, sebbene senza le funzionalità aggiuntive di gestione dell'alimentazione introdotte nelle revisioni successive.

Alimentatore programmabile USB (USB PPS)

Ricordate quando abbiamo parlato del fatto che USB PD utilizza una serie di livelli di tensione definiti? Tradizionalmente, questi livelli sono stati 5V , 9V , 15V e 20V , contribuendo alle velocità di ricarica comuni che si riscontrano in dispositivi come 18W o 30W . Ma cosa succede se la velocità di ricarica ottimale per il vostro dispositivo si trova tra questi livelli, ad esempio 44W?

In passato, con USB PD 2.0, si era limitati a livelli di tensione fissi, il che significava che un dispositivo da 44 W poteva caricarsi solo a una velocità inferiore. Tuttavia, con l'introduzione dell'alimentatore programmabile (PPS) in USB PD 3.0, questo scenario è cambiato radicalmente. Il PPS consente un controllo preciso della tensione e della corrente erogate, permettendo regolazioni con incrementi rispettivamente di 20 mV e 50 mA . Questo controllo preciso significa che praticamente qualsiasi velocità di ricarica entro i limiti delle capacità del dispositivo può essere supportata con precisione dal caricabatterie.

L'adozione diffusa di USB PD con PPS può semplificare notevolmente le nostre soluzioni di ricarica. L'obiettivo principale di USB PD è migliorare l'efficienza di ricarica riducendo al contempo i rifiuti elettronici. Sfruttando il PPS, un singolo caricabatterie può idealmente alimentare una varietà di dispositivi alla loro piena capacità, riducendo al minimo la necessità di più caricabatterie specifici per ciascun dispositivo.

Vantaggi di USB PD

Quindi, cosa rende USB PD un'opzione di gran lunga superiore rispetto a tutti gli altri standard?

1. Livelli di energia più elevati: USB-PD può fornire fino a 240 Watt Dall'energia, consentendo la ricarica efficiente di dispositivi ad alta potenza, come laptop e console di gioco.
2. Regolazione flessibile della potenza con PPS: La funzione di alimentazione programmabile (PPS) consente di alimentare il dispositivo Richiesta di una tensione intermedia compresa tra 15 volt fino alla massima tensione costante disponibile Dal caricabatterie. Questa flessibilità garantisce che il dispositivo riceva la giusta quantità di tensione per una ricarica efficiente, aumentando al contempo la velocità di ricarica e riducendo la generazione di calore.
3. Introduzione di nuove tensioni elettriche in USB PD 3.0: USB PD 3.0 aggiunge nuove tensioni stabili come 28 volt، 36 volt, E48 voltChe fornisce fino a 140 Watt، 180 Watt, E240 Watt Di energia, rispettivamente. Sebbene questi livelli non si applichino ai dispositivi mobili, soddisfano le esigenze dei dispositivi con un elevato fabbisogno energetico.
4. Flusso di energia bidirezionale: La tecnologia USB PD supporta il flusso di potenza bidirezionale, il che significa che i dispositivi possono sia ricevere che fornire alimentazione. Questa funzionalità consente, ad esempio, a un laptop di caricare uno smartphone tramite un cavo USB Type-C dalla stessa porta da cui lo si sta ricaricando.
5. Gestione intelligente dell'energia: La tecnologia USB PD consente a ciascun dispositivo di assorbire solo l'energia di cui ha bisogno, migliorando l'utilizzo dell'energia e prevenendo potenziali danni al dispositivo.
6. Ampia gamma di applicazioni: L'USB PD non è limitato ai dispositivi ad alta potenza. Può supportare anche dispositivi a basso consumo, come le cuffie. Il vantaggio principale è la sua applicabilità universale, che elimina la necessità di caricabatterie separati per ciascun dispositivo, purché supporti l'USB PD. Questo ha un impatto positivo su L'ambiente Riduce la tua impronta di carbonio.

Perché le aziende hanno smesso di sviluppare tecnologie di ricarica ultraveloce?

Le compagnie telefoniche stanno costantemente ampliando i limiti della velocità di ricarica dei loro dispositivi. Sembra che ogni due settimane esca sul mercato un nuovo telefono che promette di ricaricarsi completamente in pochi minuti.

Xiaomi è all'avanguardia in questa tendenza, vantando velocità di ricarica di 67W e 120W per i suoi dispositivi. Oppo, d'altro canto, spinge i limiti ancora oltre con capacità di ricarica superiori a 200W . Sebbene queste elevate velocità possano sembrare un vantaggio in termini di efficienza temporale, esiste un sottile compromesso tra durata della batteria e velocità di ricarica.

La ricerca e l'esperienza pratica hanno dimostrato che la ricarica a velocità estremamente elevate può portare a un più rapido degrado della batteria nel tempo. Di conseguenza, molte aziende hanno trovato un compromesso intorno ai 50 W. Questa velocità di ricarica è sufficientemente rapida da alimentare un dispositivo per un'intera giornata, ma anche abbastanza lenta da ridurre al minimo i danni alla batteria a lungo termine.

Ad esempio, il nuovo Nothing Phone (2) è dotato di ricarica rapida da 45 W , e lo stesso vale per il Samsung Galaxy S23 Ultra . D'altra parte, l'ultima serie iPhone 14 Pro può raggiungere i 35 W , ma Apple non è mai stata nota per spingersi oltre i limiti in questo ambito.

Velocità di ricarica simili

Vi siete mai chiesti, come accennato in precedenza, perché la velocità di ricarica della maggior parte degli smartphone sembri seguire incrementi specifici, come 15W , 18W , 30W o 45W , piuttosto che valori variabili in modo casuale come 17W o 19W ? Questo schema deriva principalmente dal protocollo USB Power Delivery (USB PD), che opera a livelli di potenza specifici ed è noto per avere determinate tensioni e correnti fisse.

Tuttavia, tieni presente che la velocità di ricarica effettiva che può essere raggiunta è limitata dai livelli di potenza specifici supportati sia dal dispositivo che dal caricabatterie.

impatto ambientale

Attualmente, sono in uso decine di standard di ricarica USB diversi, ognuno con il proprio connettore e protocollo di alimentazione. Questa frammentazione rende difficile per i consumatori utilizzarli con dispositivi diversi (ad esempio, il caricabatterie Samsung Super Fast Charge non funzionerà con un telefono che supporta il Super VOOC di Oppo ) e contribuisce anche alla produzione di molti rifiuti elettronici. Basta dare un'occhiata alle differenze qui sotto:

Ora, immaginate di poter fare tutto questo utilizzando un singolo caricabatterie PD . Dopotutto, è in grado di fornire tutti gli incrementi di potenza elencati nella tabella.

USB PD è anche retrocompatibile con le versioni USB precedenti , quindi puoi usarlo con dispositivi che non lo supportano esplicitamente. Pensa a quante risorse, quanti rifiuti elettronici e quanti soldi potresti risparmiare se avessi un unico caricabatterie per tutto.

Purtroppo, le aziende non sono disposte a rinunciare ai profitti così facilmente . Persino Apple, la più grande azienda al mondo, ha rimosso il caricabatterie dalla confezione dell'iPhone anni fa, sostenendo di voler contribuire alla sostenibilità ambientale.

Tuttavia, alcune indiscrezioni suggeriscono che l'iPhone 15 , che utilizzerà la porta Type-C , funzionerà solo con caricabatterie certificati MFi (Made for iPhone) da Apple. Ciò creerebbe un surplus di rifiuti elettronici e metterebbe in luce gli aspetti negativi di tattiche di marketing così astute.

L'USB PD viene adottato lentamente ma costantemente da un numero sempre maggiore di produttori. Ci auguriamo che questa tendenza continui e che USB PD diventi lo standard del settore nei prossimi anni.

Domande frequenti su USB PD

L'USB Power Delivery è sicuro?

Sì, USB Power Delivery è sicuro. Lo standard USB PD include diverse funzionalità di sicurezza per proteggere dispositivi e utenti da eventuali danni. Il caricabatterie e il dispositivo negoziano la quantità di energia da erogare, assicurando che il dispositivo non riceva un'alimentazione eccessiva.

Come faccio a verificare se il mio caricabatterie supporta USB PD?

Cerca il simbolo "PD" sul tuo caricabatterie. Se funziona correttamente con il tuo dispositivo, allora sia il dispositivo che il caricabatterie supportano questa funzione.

USB PD PPS è migliore di USB PD 2.0?

Sì, il PPS consente un controllo della tensione più preciso. Ciò significa che il caricabatterie può erogare esattamente la tensione richiesta dal dispositivo, con conseguente potenziale di ricarica più rapida e minore generazione di calore. Inoltre, è dotato di USB PD 3.0, il che significa che può fornire maggiori informazioni sul dispositivo in carica.