自1996年以來，USB（通用串行總線）的體系結(jié)構(gòu)一直用作連接器及其相關(guān)信號和電源傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。在此期間，為了提高采用這些標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)的性能，對規(guī)范進(jìn)行了許多更改。適用于電源設(shè)計的最新發(fā)展包括USB Type-C連接器，USB Power Delivery規(guī)范和USB Programmable Power Supply規(guī)范。這些增強(qiáng)功能使USB成為提供電源的選擇，而在過去，USB主要是電源能力有限的數(shù)據(jù)和信號提供者。在本文中，我們將討論USB Type-C，USB Power Delivery和USB可編程電源之間的關(guān)系，以及它們與電源的關(guān)系。
　　
　　USB Type-C：是標(biāo)準(zhǔn)化的USB連接器；好處包括緊湊，時尚和可逆的設(shè)計。
　　
　　USB Power Delivery：是一項規(guī)范，它允許負(fù)載和電源協(xié)商多個標(biāo)準(zhǔn)的Power Delivery水平。 USB Power Delivery將USB的供電能力提高到100 W，在為多個設(shè)備供電時特別有用。
　　
　　USB可編程電源：是USB Power Delivery的補(bǔ)充規(guī)范，描述了負(fù)載和電源如何通信以達(dá)到遞增的Power Delivery級別。此功能對電池充電特別有用。
　　
　　USB Type-C連接器
　　
　　USB Type-C（也稱為USB-C）連接器設(shè)計是對稱的，因此可以通過任何一種方式插入，這意味著沒有右側(cè)或頂部或底部顛倒。和USB連接器設(shè)計相比，這使插頭可以更快，更輕松地插入。 使用以前的連接器設(shè)計時，要求用戶目視檢查連接器以確定正確的方向，或者通過反復(fù)嘗試的過程將連接器插入； 造成輕微的不便。 USB Type-C插頭的另一個功能是具有圓角的邊緣，這在插入插頭時具有自對準(zhǔn)特性的優(yōu)點(diǎn)。
　　

　　
　　USB Type-C插頭旨在提供中等水平的功率（小于100 W），并且與小插頭相關(guān)的規(guī)格使電源可以傳送到各種緊湊型電子產(chǎn)品。使用USB連接器進(jìn)行電源和信號傳輸?shù)囊粋€優(yōu)點(diǎn)是，它是一種復(fù)雜的設(shè)計，相對而言開發(fā)成本較低。這主要是由于在全球范圍內(nèi)廣泛采用連接器而獲得的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。另一個優(yōu)點(diǎn)是該系統(tǒng)已通過大量用戶和產(chǎn)品設(shè)計的驗證，這意味著該設(shè)計已證明其可靠性，并且極少出現(xiàn)未知操作問題的可能性。重要的是要注意，由于USB Type-C提供的復(fù)雜性和速度，USB Type-C的價格通常會比上一代USB連接器高。然而，隨著USB C型連接器變得越來越普遍，預(yù)計成本會相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。
　　
　　不合格的USB Type-C應(yīng)用
　　
　　由于設(shè)計時尚，體積小和成本低，設(shè)計人員可能選擇使用USB Type-C連接器，但決定不符合USB Power Delivery標(biāo)準(zhǔn)。只要不合格電源的電壓為5 V，并且更大負(fù)載電流規(guī)格小于連接器的5 A額定值，那么使用不合格設(shè)計導(dǎo)致設(shè)備損壞的可能性就會很小。如果不合格的電源提供的輸出電壓大于5 USB的傳統(tǒng)USB電壓，則存在損壞負(fù)載的巨大風(fēng)險。
　　
　　USB Type-C，供電和3.1 Gen 2之間的關(guān)系
　　
　　USB Type-C連接器與USB 3.1 Gen 2和USB Power Delivery緊密相關(guān)。這通常使人們對Type-C，3.1 Gen 2和USB Power Delivery概念之間的關(guān)系感到困惑。重要的是要注意，盡管這些概念相互關(guān)聯(lián)并相互補(bǔ)充，但它們是獨(dú)立的。設(shè)備或電源可以使用USB連接器，而不能實現(xiàn)USB 3.1 Gen 2或USB Power Delivery。
　　
　　重要的是要注意，USB協(xié)議可以使用除指定的USB連接器以外的其他連接器來實現(xiàn)?？蛻艨赡苓x擇利用USB數(shù)據(jù)和電源協(xié)議來利用USB已經(jīng)部署的超大型開發(fā)和驗證工作，但不使用USB標(biāo)準(zhǔn)化連接器來創(chuàng)建專有系統(tǒng)。
　　
　　USB供電
　　
　　USB的目標(biāo)之一是保持規(guī)范的舊版本和新版本之間的互操作性。 在先前版本的USB標(biāo)準(zhǔn)中，傳送的電壓指定為5V。USB Power Delivery標(biāo)準(zhǔn)允許傳送的電壓為5 V、9 V、15 V或20 V，并且功率級別更高為100W。
　　

　　
　　USB Power Delivery建立了操作協(xié)議，以確保最新USB版本中可用的更高電壓不會損壞設(shè)計用于5 V操作的舊設(shè)備。 為了防止此類損壞，USB Power Delivery要求合格的設(shè)備以最初向負(fù)載提供更大900 mA的5 V電壓。 負(fù)載與電源之間的通信可以建立更高的更大負(fù)載電流和更高的工作電壓。 如果在連接負(fù)載和電源后沒有通信，則電源配置將保持更大負(fù)載電流容量為5 V和900 mA。 如果負(fù)載與電源之間的通信在建立后丟失，則電源將安全地恢復(fù)為5 V和900 mA配置。
　　

　　USB Power Delivery指定的功率級別

　　
　　USB供電應(yīng)用
　　
　　當(dāng)產(chǎn)品復(fù)雜且價格昂貴時，USB Power Delivery可以創(chuàng)建可用于為多個產(chǎn)品供電的單個電源的優(yōu)勢將是更大的好處。 USB Power Delivery應(yīng)用程序的一個示例是用于為手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、智能手表和耳塞充電的電源。 所有這些產(chǎn)品都足夠復(fù)雜，以至于可以增加與電源通信的成本和復(fù)雜性。 另外，用戶可能在他們期望為其提供功率的車輛、房間、辦公室或旅行中，但是不同功率負(fù)載的混合將很難預(yù)測。 在這些情況下，USB Power Delivery電源將與每個設(shè)備協(xié)商以提供該負(fù)載所需的正確電壓和電流配置。
　　

　　雖然聲稱USB Power Delivery可以實現(xiàn)更快的電池充電的說法沒有錯，但它們可能會被誤解。電池充電所需的時間受電池的結(jié)構(gòu)和電源的供電能力限制。如果電池的充電受充電器的功率傳輸能力而不是電池結(jié)構(gòu)的限制，那么實施USB Power Delivery將縮短為電池充電所需的時間。當(dāng)兩個電源的電源輸出容量相同時，與固定輸出電源相比，USB Power Delivery不會減少充電時間。
　　
　　對于USB供電來說，可能不太合適的產(chǎn)品是那些不太復(fù)雜且價格相對較低且功耗要求相對較低的產(chǎn)品。較便宜的產(chǎn)品可能無法承受設(shè)計和制造成本，這是因為設(shè)備內(nèi)置了USB Power Delivery功能，以便與電源進(jìn)行通信。在大多數(shù)選擇電源為負(fù)載供電的應(yīng)用中，僅根據(jù)負(fù)載需求選擇電源容量。如果指定了更高容量的電源，則電源中的多余容量將導(dǎo)致電源的尺寸和成本大于所需的容量。 USB供電源的供電容量必須設(shè)計為提供可配置源的更大額定功率?？梢酝ㄟ^USB Power Delivery源或較小的Power Delivery源供電的輕負(fù)載系統(tǒng)將招致使用USB Power Delivery源的成本和尺寸方面的損失。
　　
　　USB可編程電源
　　
　　與傳統(tǒng)協(xié)議和USB Power Delivery協(xié)議相比，USB Programmable Power Supply協(xié)議提供了更好的電源控制。 USB電源傳輸操作協(xié)議控制著USB電源如何提供離散電壓電平，而USB可編程電源操作協(xié)議則建立了在粒度級別上控制電源輸出電壓和電流特性的能力。
　　
　　USB可編程電源應(yīng)用
　　
　　USB可編程電源提供的一種需要對電壓和電流進(jìn)行精細(xì)控制的常見應(yīng)用是電池充電。在常規(guī)的電池充電器拓?fù)渲?，電壓源被施加到電池充電控制電路，并且系統(tǒng)的輸出提供適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏饕詫﹄姵爻潆?。?dāng)將電池充電電壓和電流特性標(biāo)準(zhǔn)化時，此方法效果很好，因此電池充電電路可以成為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。對于需要為電池定制電壓和電流充電曲線的應(yīng)用，則USB可編程電源可能是更好的解決方案。使用USB可編程電源電源，負(fù)載將監(jiān)視電池的狀態(tài)并向電源提供命令，以使電池以正確的電壓和電流曲線充電。需要注意的是，當(dāng)USB可編程電源配置用于電池充電時，開發(fā)團(tuán)隊需要設(shè)計、實現(xiàn)和測試電池充電算法和電路，而當(dāng)選擇標(biāo)準(zhǔn)電池充電電路時，則需要電池供應(yīng)商充電電路已完成大部分或所有這些任務(wù)。
　　
　　結(jié)論
　　
　　usb type-c連接器和USB Power Delivery規(guī)范對USB標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重大改進(jìn)。雖然實施完整的標(biāo)準(zhǔn)將允許大大增強(qiáng)系統(tǒng)，但是僅實施新標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的一部分也可以實現(xiàn)顯著的收益。預(yù)計USB Type-C連接器將因其體積小，設(shè)計改進(jìn)和連接器成本低等優(yōu)點(diǎn)，被用于許多傳統(tǒng)的5V供電應(yīng)用中，負(fù)載電流要求為5A或更小。