USB供电日趋流行,带电力竞赛开启

近年来,有线传输愈来愈重视「电力随携」能力,此趋势来自多项因素,一是无线传输愈来愈普及,有线传输若想保有使用价值,传输资料同时兼带电能为最直接的方式。二是终端用户日益讲究电子产品的视觉简洁舒适度及使用便利性,只要一条线路就能兼顾传输与供电,最理想不过。三是行动装置日益普及,但电池经常用尽,因此需要尽可能有充电的机会,如手机用的mhl、mydp等视讯输出,在从手机输出显示画面的同时,也接受外界给予的供电,以便输出能持续,同时给手机充电。
小电量使用的插座标准因usb而渐统一
usb供电能力不断提升
基于上述塬因,诸多有线传输介面均努力提升电力传输力,如usb,最初仅500ma、2.5w电能,但随着用usb埠充电需求不断提升,2007年3月提出充电专用的规格,称为battery charging 1.0(usb bc),电压维持不变(5v),但电流增至1.8a,缺点是usb埠只能充当充电插头,不能传输资讯。
2008年11月usb 3.0版敲定,一样5v电压,电流增至900ma,即增至4.5w,但传输电力时也可传输资讯,2010年10月电池充电规格改版至1.2,电流自1.8a降至1.5a,但可兼顾资讯传输。
而近期提倡的usb pd(power delivery),将携带电能增至10w、18w、36w、60w、100w等5级(除塬有5v外,再新增12v、20v电压),usb 3.1的最高极速10gbps,但同时仅能携带60w电能,尚无法至100w,而usb pd可相容过去usb bc 1.2。
ethernet也来插一脚
不仅usb,ethernet也在增强电力传输,在poe(power over ethernet)标准ieee 802.3af未定案前,网通设备业者(如cisco、3com)早就偷跑,在乙太网路线上提供电能,而af标准确立后,供电端最高输出15.4w电能,接收端最高接收12.95w电能,为何有电能落差?因为乙太网路线允许50m、100m等长度传输,与usb的2m、5m传输远,传输过程中电能会衰减。
更之后poe+标准(ieee 802.3at)定案,供电最高增至34.2w,受电最高至25.5w,但即便如此业者仍不满意,仍期望提供比产业标准更高的供电力,如cisco提出upoe(universal poe),供电增至60w,受电至51w。或如linear technology提出ltpoe++,供电增至125w,受电至90w。
电池持续增强的结果,许多週边不再需要传统电力,usb若增至60w,可以给笔电充电、给印表机供电,至100w则可给显示器供电。而poe/poe+也让ip电话、ip摄影机、无线热点、视讯会议设备等直接供电,poe标准事实上最初几乎是为企业大量装设ip电话而订立。
其他供电方案
类似的,mhl因使用micro-usb介面,传输电能仅4.5w,但为了加速给手机供电、充电,mhl 3.0也增至10w,此将压力转给直接竞争规格mydp(也称slimport),mydp可供电2.5w,但也有增至7.5w、15w的构想,以便超越mhl。
另外esata外接硬碟介面也早于2008年导入供电标准,称为esatap(p=power),此加入了5v、12v供电,以便与usb抗衡。此外thunderbolt(简称tbt)也加入供电能力,初期订为近10w(18v、550ma)。
比较尴尬的是hdmi,几乎没有带电力能力,而hdmi为了因应displayport(简称dp)的竞争,而积极加入ethernet传输,以强化其高速的双向资讯传输力,但似乎无余力顾及电力传输。
相对的,dp后续的实体传输线路、连接器等,极高可能性与tbt融合,未来tbt线路与dp线路不分,如此dp即立即拥有10w供电。进一步的,若tbt光纤化的成本、进度加快,因不用顾虑电磁干扰,则供电方面也可望大幅提升,不过hdmi目前也在考虑光纤化的新标准。
充电标准因usb而渐统一
更重要的是,usb、ethernet等供电,正逐渐改变全球的供电面貌,过往各国採行不同的电力电压、频率、接头,电气产品进口经常要修改电源配接器,而后桌机、笔电类经常跨国调度销售的产品,则改成高宽容性的电压、频率设计(但也因此产生设计取捨、牺牲),且一般人出国经常要带万用转接头。
而usb供电的出现,正逐渐统一小电量使用的插座标准,现在捷运的充电站已可看到既有传统电源插座,也有直接提供usb供电插座。加上发电趋势逐渐从大型集中发展转向局部、在地发电,太阳能发电为直流,直流不适合长程运送,就地使用较合适,如此太阳能发电后直通直流蓄电池与usb插座(也是直流)而后使用,估是未来必行趋势。

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