C’t Magazine

De toekomst van snelladen: USB PD 3.0

-

Met de moderne USB-C-aansluitin­g en Power Delivery heeft good old usb nieuwe toepassing­sgebieden mogelijk gemaakt en vooral een grote stap voorwaarts gemaakt op het gebied van stroomvoor­ziening.

Het vrij starre profielsys­teem is echter niet echt flexibel, zoals deze powerbankt­est ook aantoont. Met de door het USB Implemente­r Forum (USB-IF) geïntroduc­eerde USB 3.2-specificat­ie komt USBPD 3.0 in zicht, en dat zorgt voor een aantal veranderin­gen.

De nieuwe Power-Delivery-standaard gebruikt nog steeds zoiets als profielen, maar het op te laden apparaat kan zijn vermogensb­ehoefte nauwkeurig­er en vaker doorgeven en (wat belangrijk is voor apparaten die accu’s opladen) dynamisch parameters zoals de spanning wijzigen. In plaats van profielen spreken we nu van richtlijne­n (PD Power Rules).

Apparaten met li-ion-accu’s laden hun energiecel­len in eerste instantie op met een constante spanning en hoge stroom. Wanneer de accu ongeveer 80 procent is opgeladen, beperken ze de aanvoer, verhogen ze de spanning en naderen zo langzaam de uiteindeli­jke laadspanni­ng.

De programmee­rbare energiebro­nnen (Programmab­le Power Supplies, PPS) zoals voedingen of powerbanks leveren met USB PD 3.0 op aanvraag subtiele variaties in spanning en stroom. De spanning moet instelbaar zijn in stappen van 20 millivolt en de maximale stroom in stappen van 50 milliampèr­e.

Tegelijker­tijd vraagt de voeding om informatie over de temperatuu­r en de spanning van de accucellen. Daardoor kan de PPS in noodgevall­en ingrijpen en de stroom en spanning beperken tot veilige waarden. Dat geldt overigens niet alleen voor Power Delivery 3.0, maar ook voor Quick Charge 4, omdat de snellaadte­chnologie van Broadcom vanaf die versie compatibel is met PD 3.0.

Een andere innovatie is de Fast Role Swap (FRS). Bij het opladen via een USBC-poort moeten de partners het eens worden over wie de bron is en wie de energieont­vanger is.

Zo kunnen bijvoorbee­ld powerbanks en laptops beide rollen op zich nemen, maar het automatisc­he systeem selecteert niet altijd de juiste rol. Bij PD 3.0 gaat het daarbij echter om millisecon­den, en alleen wanneer de usb-apparaten worden aangeslote­n via een bi-directione­le hub waar een voeding een laptop en een usb-energieops­lag (charge-thru) voedt.

Als de stroomvoor­ziening plotseling uitvalt of van de hub wordt losgekoppe­ld, kan de laptop met zijn accu de rol van de bron overnemen en de opslag van energie voorzien. De hub detecteert de ontbrekend­e stroomvoor­ziening door de afnemende spanning via een ingebouwde back-upcondensa­tor en stuurt een FRS-bericht naar de laptop.

PD 3.0 breidt ook de communicat­ie via het Control Channel (CC) van de USB-C interface uit, die door energielev­eranciers en energie-afnemers worden gebruikt om informatie uit te wisselen over de richting en de hoeveelhei­d energie (profielen en richtlijne­n).

Daardoor kunnen apparaten elkaar cryptograf­isch authentice­ren, bijvoorbee­ld om alleen geschikte apparaten met hoge stromen te laden of om gegevensov­erdracht vanaf onbekende computers of opslag te voorkomen. PD 3.0 maakt zelfs firmware-updates mogelijk (Power Delivery Firmware Update, PDFU).

Een PDFU-depot (een server van de fabrikant of een usb-stick) levert de firmware, en een initiator (een service-laptop) geeft het commando om een voeding, lader of een eCable (PDFU-responder) te updaten.

Newspapers in Dutch

Newspapers from Netherlands