6 coisas que você precisa saber para desembaraçar a bagunça de cobrança de energia USB

Um dos desenvolvimentos tecnológicos mais positivos desta década foi a adoção em massa do USB-C sobre o antigo micro-USB, USB-A e outras portas de gadgets de menor uso. Esteja você alimentando seus fones de ouvido, smartphone ou laptop, uma pequena porta pode cobrar todos eles – pelo menos em teoria. Infelizmente, se você passou algum tempo tentando cobrar todos esses gadgets de maneira ideal com os melhores adaptadores de terceiros, sem dúvida estará ciente do labirinto de padrões e protocolos de carregamento que devem ser navegados para que tudo se junte bem.

No coração do carregamento moderno está a entrega de energia USB (USB PD), o padrão de carregamento rápido oficial do USB Implementers Forum que pode fornecer mais energia do que os recursos básicos da porta USB-C. Os smartphones Apple, Google e Samsung, bem como praticamente todos os outros aparelhos e laptop no mercado hoje, apoiam a entrega de energia USB de uma forma ou de outra.

Como qualquer padrão de tecnologia, o truque é que o carregador e o dispositivo devem suportar os mesmos recursos e níveis de energia. Isso significa que você precisará de entrega de energia USB 100W em seu laptop e carregador, por exemplo. Felizmente, isso é fácil de obter, mas o cenário de entrega de energia USB é complicado por suas várias revisões (1,0, 2,0, 3,0, 3.1 e 3.2) e níveis de protocolo opcionais.

Para nos ajudar a entender esse atoleiro de cobrança, explicarei tudo o que você precisa saber sobre a entrega de energia USB.

A entrega de energia USB já existe desde antes do USB-C, mas só decolou quando o porto universal entrou em cena. Na sua essência, o USB PD faz duas coisas: permite que os dispositivos concordem em quanta energia entregar e define a corrente e a tensão na qual essa energia pode ser fornecida.

A primeira parte-o aperto de mão-acontece automaticamente sempre que dois dispositivos com capacidade para PD estão conectados. Usando as linhas de dados USB, o carregador e o dispositivo trocam rapidamente informações sobre o que eles podem fornecer ou aceitar. Em alguns casos, esse aperto de mão se repete à medida que a sessão de carregamento continua; portanto, o dispositivo sempre compartilha o nível de energia mais eficiente.

A segunda parte – a própria entrega de energia – é o que é importante para os usuários finais dos EUA. Uma porta USB-C regular pode fornecer até 15W (5V a 0,5a, 0,9a, 1,5a ou 3a, dependendo da porta). O USB PD aumenta isso para 100W usando uma série de tensões definidas: 5V, 9V, 15V e 20V com até 5A de corrente, para um máximo de 100W. Isso o torna adequado para fones de ouvido de menor tensão, aparelhos de média tensão e baterias de laptop de alta tensão, todas de uma fonte de energia.

Por exemplo, seu smartphone pode exigir um carregamento 9V, 3A para 27W, enquanto seu laptop pede que 20V, 5A cobrem a 100W do mesmo plugue. É realmente tão simples assim, pelo menos no começo.

Em 2021, o USB PD 3.1 introduziu o conceito de faixa de potência padrão (SPR) e dispositivos de faixa de potência estendida (EPR). Este último pode atingir 240W através de tensões fixas adicionais em 28V, 36V e 48V. O EPR está muito além das necessidades dos smartphones, mas é construído para suportar grandes monitores de 8k, estações de trabalho poderosas, aplicações industriais e outros casos de uso exigentes que anteriormente se baseavam em conectores de barril.

Embora esses níveis fixos de energia sejam úteis, eles não são super eficientes, dada a natureza de mudança das tensões da bateria à medida que um dispositivo é carregado. Como tal, a entrega de energia USB também foi atualizada com dois complementos opcionais significativos projetados para melhorar a eficiência e reduzir o calor-a saber, fonte de alimentação programável (PPS) na versão 3.0 e suprimento de tensão ajustável (AVS) na revisão 3.1 e 3.2.

• USB-C sem PD: 5V @ 0.5a – 3a (máximo 15w)
• USB PD (SPR): 5V, 9V, 15V, 20V até 100W
• USB PD (EPR): adiciona 28V, 36V, 48V até 240W
• USB PD PPS: tensão variável em pequenas etapas de 20 mV até 100W
• USB PD AVS: tensão configurável em etapas de 100mv até 240W

Se você está carregando rapidamente um telefone Android, provavelmente desejará verificar se o seu adaptador está em conformidade com o USB PD PPS, que foi introduzido como uma extensão opcional no USB PD 3.0. Enquanto o PPS permanece limitado a 5A e 100W, ele apresenta um controle de tensão e corrente em tempo real e de corrente até pequenos incrementos de 20mV e 50mA. Isso permite que o PPS escale para valores anteriormente impossíveis de alcançar pela entrega regular de energia – até tão baixos quanto 5V e, em alguns casos, até 3,3V com opções de corrente mais baixas disponíveis também.

Esse controle flexível de tensão permite que o PPS rastreie a tensão de íon de lítio e a tensão da bateria e as demandas atuais em tempo real, tornando-a muito mais eficiente que o PD regular. De fato, ele pode até ignorar os componentes reguladores internos de um telefone, permitindo que o plugue carregue diretamente a bateria, resultando em muito menos geração de calor e uma eficiência ainda maior. Sem o PPS, as tensões fixas podem levar a calor mais alta e carga mais lenta quando a bateria estiver quase cheia.

Quando se trata de adaptadores de carregamento, o PPS vem em duas variedades principais: suporte de 5V-16V e 5V-21V. Este último é cada vez mais usado por smartphones Android de maior potência, como os modelos Google Pixel Pro XL e Xiaomi 15 Ultra.

Por fim, vale a pena reiterar que o PPS é opcional – nem todo adaptador PD suporta, e nem todo dispositivo pode tirar proveito dele. É por isso que alguns telefones carregam apenas uma carga ideal com carregadores com capacidade de PPS. Mas se houver um revestimento de prata, seu dispositivo sempre voltará às tensões fixas de PD regulares, geralmente cobrando de 15 a 18W em smartphones típicos.

Se você está atento à nova série do iPhone 17, notou que eles finalmente apoiaram mais rápido 40W, cortesia do Protocolo USB PD AVS. Avs existe há um tempo; Apareceu pela primeira vez na especificação PD 3.1 de 2021 para apoiar o EPR em até 240W entre 15V e 48V. No entanto, tornou -se obrigatório para alguns dispositivos SPR na versão 3.2. A AVS compartilha algumas idéias com o PPS, mas os dois certamente não são intercambiáveis.

Como o PPS, o AVS oferece etapas de tensão ajustáveis, embora em 100 mV incrementos em vez dos 20 mV do PPS, portanto, não são tão refinados, e a menor tensão da AVS é de apenas 9V. Embora o PPS seja projetado para rastreamento de bateria em tempo real e ajustes dinâmicos de energia, os AVs devem ser considerados mais um refinamento do PD USB regular: permite uma negociação de tensão única ou intermitente mais precisa, em vez de ajustes contínuos em tempo real para um carregamento rápido ideal.

A partir da especificação 3.2 da USB PD, os gadgets que solicitam 27W de poder ou mais agora devem suportar AVS, embora os dispositivos estendidos de faixa de energia estejam isentos. Novamente, o objetivo é melhorar a eficiência de carregamento de dispositivos de maior potência, produzir menos calor e melhorar a saúde da bateria a longo prazo. O AVS também se estende até 240W, com recursos de tensão muito mais altos que o PPS. Para o qual é mais adequado para carregar rapidamente um telefone ou laptop, o PPS é a opção muito mais flexível e eficiente, mas o AVS é mais simples de implementar e suporta níveis de potência ainda mais altos para laptops e monitores.

Atualmente, a adoção é limitada: muito poucos carregadores de paredes ou bancos de energia apóiam AVs. O padrão foi anunciado para a SPR no nível do gadget em 2023, e a série iPhone 17 é o primeiro smartphone a implementá-lo. Como tal, você terá que comprar um novo carregador para apoiá-lo, o que realmente prejudica muitas promete que o USB-C divulgou em seus primeiros anos. Felizmente, o PD USB regular continua sendo uma opção de fallback nos casos em que o AVS não está disponível.

A entrega de energia USB passou por mudanças significativas desde sua missão inicial de ajudar a aumentar e unificar o carregamento rápido do USB-C. O suporte cresceu para impulsionar dispositivos ainda mais exigentes, a AVS melhorou a eficiência e o PPS removeu a necessidade de padrões de carregamento rápido prioritário que anteriormente consumiram o ecossistema de smartphones.

Embora essas melhorias sejam bem -vindas isoladamente, as fraturas nesse padrão supostamente unificador tornaram mais complicadas do que deveria para os consumidores escolherem sem esforço o carregador certo para todos os seus aparelhos. Os níveis de potência correspondentes já são um pedido significativo de alguns, mas mesmo os mais astutos terão dificuldades para entender os vários spin-offs AVs e PPS, e eles também não são ajudados pela falta de especificações listadas em muitos gadgets e acessórios de energia.

Embora a entrega de energia USB talvez tenha ajudado inicialmente a combater a confusão do consumidor e o crescente problema de carregador e lixo eletrônico do mundo, não tenho certeza de que o estado de coisas de hoje realmente ajudasse tanto a longo prazo. Felizmente, o USB-IF finalmente vê seu padrão de carregamento como universalmente útil o suficiente para acertar a pausa nas revisões por alguns anos, permitindo que o ecossistema de tecnologia padronize para que os consumidores possam finalmente colher todos os benefícios prometidos há muito tempo.