USB Type-C 加上 USB PD,可說是目前被普遍認定的電腦、3C 裝置介面共主。

這篇要來簡單聊聊 USB Power Delivery(以下簡稱 USB PD)裝置,由於規範部分早已經不是什麼新鮮事了,所以並打算談論到技術架構。會寫這篇的動機相當簡單,個人去年陸續換了新手機和筆電都有 USB Type-C / PD,自此亂買了一些周邊裝置,大抵上算是分享……廢文。但如果你對 USB PD 一無所知,或許可以藉此建立些許基本概念,反之……謝謝不小心點閱到。

首先從人手一或多支的手機部分開始,個人很窮酸只能用 Android 系統裝置,但這倒也和本篇題材再契合不過。大家都知道行動裝置處理器霸主 Qualcomm,為避免使用者等待電池充飽之苦,所開發出的 Quick Charge 技術功能已經演進了幾代。

然而自 Quick Charge 4+ 開始,Qualcomm 也和 USB PD 攜手互通,更有趣的是 Android 系統開發者 Google,近期更已正式捨 Quick Charge 就 USB PD。這形同暗示相當程度上,大家可以準備忘了 Quick Charge,想買新的充電器建議將 USB PD 列為標配之一,省得隔沒多久又要重新買過

Innergie PowerJoy 30C USB-C Wall Charger。
Innergie PowerJoy 30C USB-C Wall Charger 輸出規格標示。

坊間常見的 USB 室內壁插充電器,特別是較低價位製品,頂多只會支援 USB PD 或 Quick Charge 其中一種供電 / 快充規範。畢竟這需要特定的電源管理晶片,因而會連帶反映在產品價格上,但現在可以找到通吃型產品,如室內壁插甚至車用充電器都有。至於設計上是怎麼做到,這點就先不管了,打破砂鍋研究到底並非這篇的目的。

USB 基礎供電規格為 5V、0.5(USB 2.0)~0.9A(USB 3.1),一旦高於這標準值,都算是不等程度的快速充電模式。只要兩端裝置相對應支援 USB PD 或 Quick Charge,即便電流(例如手機可吃 2.5A,但充電器僅能輸出 2A)甚至電壓(例如手機可支援 15V,但充電器僅有 5 / 12V 之類情況)不相稱,充其量只是充電時間比較久而已。因此選購上的學問或許不多,建議選擇真、大廠製品,才能確保用電安全。

Innergie PowerJoy 30D Carl Charger。
Innergie PowerJoy 30D Carl Charger 規格標示。

接著來說說筆電,現在電力需求 ≤65W 的機種,也越來越常見導入 USB Type-C / PD 應用。筆電適用的 USB PD 充電器,20V 或許是最為通俗規格,組合如 20V / 3.25A(65W)、20A / 2.25A(45W)。另外,達到這功率等級的產品,通常也會支援 5V 之類輸出組合,要接手機、平板電腦自然也不成問題。

最簡單方式就是比照原廠規格來購買,例如筆電標示 20V / 3A(60W)需求,搭配市售 20V / 3.25(65W)充電器,這屬於可行的匹配組合。特別是在邊用邊充電時,才不會導致電池充電速度牛步,也能避免充電器經常高負載輸出,動輒過熱甚至影響輸出穩定度、使用壽命。同樣建議選購真、大廠製品,試想你應該不至於為了省區區幾百元價差,拿幾萬塊錢的筆電去賭人品吧!

Team Smart Charger PD(WD03)。
Team Smart Charger PD(WD03)規格標示。

除了形形色色充電器,支援 USB PD 的行動電源也有廠商推出,只是當下價格通常不便宜(甚至達數倍……),實際必要性得自行斟酌。其餘如電腦用的 USB Type-C 集線 / 轉接器,市面上產品數量多過於筆電適用的充電器,提供 USB、HDMI / DisplayPort 等連接埠 / 端子擴充之餘,不少產品還標榜支援 USB Type-C / PD 可接上充電器,這樣只會占用筆電 / 電腦 1 個 USB Type-C 連接埠。

小米 USB-C 至 HDMI 多功能轉接器。
小米 USB-C 至 HDMI 多功能轉接器規格示意圖。

前面各式充電器簡單來說,理論上是無須顧及 USB PD 規範版本差異,因為它具有一定的互換相容性,重點還是在於留意電壓、電流匹配選擇。至於選購第三方品牌線材得留意,USB PD 目前走向以採用 USB Type-C 連接器為主,架構上會藉由 CC(Channel Configuration)匯流排讓兩端裝置先進行溝通,以決定要傳輸的電壓、電流值。

USB PD 雖然說可定義最高電壓 20V、電流 5A,也就是傳輸 100W 電力,然而遇到典型、品質良莠不齊 USB 線材,是存在燒毀的安全性疑慮。故 USB PD 規範設下一些要求,5V、9V、15V、20V 等基本預先定義電壓,皆可以承載 3A 電流。其實你隨手翻出手邊 USB 線材,合乎安規能承受 30V 電壓的導線比比皆是,但那線徑與絕緣體材質卻未必能夠安全承載大電流,這正是 USB PD 規範所要盯緊的地方。

Elecom USB3-CC5P10NBK。

USB PD 針對線材設計出 E-Marker(Electronically Marked,電子標記)晶片,在裝置連接使用初期,讓線材也能宣告自己可以承受的電力規格。不過這會導致線材製造成本增加,從市面上五花八門線材產品可看出,內建 E-Marker 晶片的價格相對高出許多(甚至是倍數)。再者,要製造商乖乖的送去做測試認證,想也知道並非那麼容易,因此選購線材產品會有些難度。

無論如何,合乎規範並通過測試驗證的線材產品,基本上是有 3A 與 5A 承載電流上限之分,選購時得仔細看清楚標示。我們試想,筆電使用者比較容易遇到這問題,因為 65W 充電器典型電力組合 20V、3.25A,是會需要用到 5A 線材。至於線材挑選我們的建議一樣,如果能翻到 USB-IF 認證線材清單來選擇,那麼使用上會更加安心。

圖例廠商標示通過 USB-IF 認證。
圖例廠商標示支援 USB PD,最高可承受 20V / 5A、100W 電源傳輸。

不諱言地說,前面圖例 Team Smart Charger PD(WD03)充電器,是官方先前提供給我們,用意正如這篇文章「玩玩看」。但個人亂買的周邊並不只這些,尤其是光 USB 線材就……(想到 $$$ 乾脆不說也罷),甚至還淘寶了 YZXstudio ZY1280。以下簡單取幾樣裝置和線材,搭配 YZXstudio ZY1280 試驗當範例組,算是讓大家看看這些東西的內在。

首先試試個人的 Lenovo ThindPad T480 筆電,看來原廠充電器是以 USB PD 協議 65W(20V、3.25A)輸出為主,這意味如果我要換用第三方充電器(除了 Team 這範例組,也有另外買合乎 65W 要求的產品,只是還沒玩到),那麼必然得搭配具有 E-Marker 晶片並支援 5A 電流的線材。

Lenovo ThindPad T480 原廠充電器。

也因此,個人過去一年內亂買了不少 USB 線材,下面圖例皆為 Elecom 製品,圖左型號 U2C-CC5P10NBK、圖右 U2C-CC10NBK。差異在於圖左 U2C-CC5P10NBK 標示支援 USB PD、5A 電流,購買前有先爬過 USB-IF 認證清單,確認它內建 E-Marker 晶片。而 U2C-CC10NBK 是再平凡不過的 USB 2.0 線材,額定支援電流 3A,適合一般裝置或搭配 Quick Charge 運用。

Elecom 線材圖左 U2C-CC5P10NBK、圖右 U2C-CC10NBK。

確認有合乎規範的線材後,接著來玩玩 Innergie PowerJoy 30C USB-C Wall Charger,這是在批西轟購物撿便宜買到。其包裝和標示與官方文宣,都只強調它支援 USB PD / 30W 規格,但實際量測確認它也支援 Quick Charge 3.0(USB Type-C)。不過我倒是好奇,插上個人的手機 Sony Xperia XZ Premium 之後,到底是會跑 USB PD 或 Quick Charge 快充模式呢?嗯,等空閒再來研究是否有 App 能判讀到。

Innergie PowerJoy 30C USB-C Wall Charger。

買 Innergie PowerJoy 30C 是打算充手機和行動電源用,另一方面也想擺脫 ThinkPad T480 那典型的龐大充電器,畢竟背出門能有多輕就多輕啊!所以個人經常留意 65W 規格產品的蹤跡,之前曾經趁差旅機會買了個小米 USB-C 充電器(65W),而這邊先來試試 Team Smart Charger PD(USB Type-C)。

其核定規格 20V / 2.25A(45W)看起來並不適合個人擁有的 ThinkPad T480,但其實這台沒獨顯版本正是搭配 45W 充電器,個人以為只要沒用到獨顯、純粹關機充電,45W 充電器是足夠而且穩當的(不科學想法僅供參考)。官方在包裝上有所註釋,主打 USB PD 但也支援 Quick Charge 3.0,它甚至能對應 Apple 裝置 5V / 2.4A 規格輸出,對個人來說是很夠用的。

以上,沒營養分享到這邊,規範與一堆因為、所以、現實面並不加以談論。總之,希望對剛 / 初次接觸 USB PD 裝置的朋友,能有那麼一丁點幫助。想說的還是電源規格匹配、慎選購買品牌,這樣如果不幸遇到什麼問題,才不會求助無門。用電安全真的要注意啊!

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