O que é a tecnologia USB Power Delivery (PD)? Uma explicação sobre USB-PD e seus tipos.

O USB Power Delivery (PD) é uma tecnologia que permite que um dispositivo se comunique com o carregador e o cabo para determinar suas necessidades de energia, garantindo um carregamento seguro, rápido e eficiente. A principal diferença é que oferece maior capacidade de transferência de energia em comparação com os métodos de carregamento USB tradicionais. Além disso, o USB-PD pode ser integrado a qualquer porta USB-C, caso o fabricante assim o deseje.

Mesmo os padrões de carregamento proprietários de empresas como OnePlus , Xiaomi e Apple não conseguem competir com a versatilidade do USB-PD. No entanto, existem diferentes níveis de USB-PD, e nem todos os dispositivos compatíveis suportam o mesmo tipo de fornecimento de energia. Portanto, vamos analisar tudo isso e ver como o USB-PD funciona.

Como funciona o USB PD?

Se você tem um smartphone mais recente, provavelmente já percebeu que ele carrega muito mais rápido do que os modelos mais antigos. Isso provavelmente se deve à tecnologia USB-PD e à sua capacidade de configurar a própria voltagem de saída, ao contrário dos protocolos mais antigos.

Você provavelmente já conhece o USB , o protocolo de comunicação mais comum, mas quando se trata de energia, o carregamento de baterias via USB , que precedeu o USB-PD, ficou atrás de outros padrões. Com o passar do tempo, também precisamos de uma maneira de carregar nossos dispositivos de forma mais rápida, segura e eficiente. Foi aí que surgiu o USB Power Delivery.

Para entender esse conceito, primeiro você precisa saber o que é energia.

Em termos simples, a potência é a corrente multiplicada pela tensão fornecida (P=IV) e, portanto, com a alimentação por potência (PD), os valores de corrente e tensão são ajustados para fornecer a quantidade necessária. Essa "quantidade necessária" é determinada pela negociação da entrega de energia entre o carregador e o dispositivo.

O carregador inicia o processo enviando um sinal de baixa potência para o dispositivo. O dispositivo responde recebendo energia em sua capacidade máxima. Em seguida, o carregador ajusta a tensão e a corrente de saída para atender às necessidades do dispositivo.

Isso é feito para garantir que o processo de envio continue com segurança e para evitar quaisquer problemas de compatibilidade.

Em termos gerais, seu telefone provavelmente carregará com pelo menos 15 W se for compatível com alguma tecnologia de carregamento rápido. O carregamento de bateria via USB, por outro lado, suporta uma saída máxima de 5 V e 0.9 A , o que equivale aproximadamente a 4.5 W de potência.

É por isso também que o USB Tipo-C é mais comumente usado do que o Tipo-A ou o Micro USB, pois ele pode atingir 3 amperes a 5 volts ou, alternativamente, 1.5 amperes na mesma voltagem. E com o PD (Power Delivery), seu dispositivo (se compatível) pode atingir até 240 watts!

O papel do USB Type-C no USB PD

USB PD e USB Type-C são frequentemente confundidos ou usados ​​como sinônimos, mas na verdade são duas tecnologias diferentes. USB PD é um protocolo que permite que os dispositivos negociem a quantidade de energia que precisam, enquanto USB Type-C é simplesmente um padrão de conector usado para facilitar o USB PD.

Portanto, embora o USB PD utilize uma porta USB Type-C, nem todos os conectores USB Type-C são compatíveis com USB PD . Isso significa que, se você quiser aproveitar as velocidades de carregamento rápido oferecidas pelo USB PD, precisará garantir que tanto o seu dispositivo quanto o carregador sejam compatíveis com USB PD.

Por outro lado, o USB Tipo-C possui capacidade de carregamento reverso , o que significa que pode enviar sinais em ambas as direções. Isso o torna mais prático, pois você pode usá-lo para alimentar seu SSD portátil através do seu celular, ou até mesmo carregar seu celular conectando-o a outro aparelho. No entanto, existem outras ressalvas, como fabricantes restringindo algumas funcionalidades do USB-PD, então sua experiência pode variar.

Tipos USB PD

Como padrão, o USB-PD evoluiu rapidamente para permitir o carregamento rápido e eficiente de dispositivos. No entanto, é importante notar que nem todos os dispositivos implementam o PD da mesma forma, daí as inúmeras revisões feitas ao longo dos anos.

O USB PD 1.0 revolucionou o mercado, sendo capaz de fornecer até 100 W (20 V a 5 A) de potência , um salto significativo em comparação com as especificações de energia USB tradicionais. O nível de potência era determinado por meio de um processo de negociação entre o dispositivo e o carregador, em vez de estar vinculado a valores fixos de tensão e corrente, como acontecia anteriormente.

Os avanços no USB PD 2.0 e 3.0 focaram principalmente em recursos de gerenciamento de energia. Eles forneceram informações mais detalhadas sobre o dispositivo que estava sendo carregado, como, por exemplo, se a temperatura da bateria estava muito alta ou se a tensão ou a corrente excediam os níveis esperados. Essas melhorias aprimoraram significativamente tanto a segurança quanto a eficiência do carregamento.

No entanto, a eficácia dessas revisões depende da compatibilidade do seu dispositivo e carregador. Embora seja verdade que os benefícios completos de uma determinada revisão do PD só podem ser aproveitados se tanto o dispositivo quanto o carregador forem compatíveis com essa revisão, o USB PD foi projetado com a retrocompatibilidade em mente.

Isso significa que um dispositivo compatível com PD 3.0, por exemplo, ainda pode ser carregado usando um carregador PD 2.0 ou 1.0, embora sem os recursos adicionais de gerenciamento de energia que foram introduzidos em revisões posteriores.

Fonte de alimentação programável USB (USB PPS)

Você se lembra de quando discutimos que o USB PD usa um conjunto de níveis de tensão definidos? Tradicionalmente, esses níveis são 5V , 9V , 15V e 20V , contribuindo para as taxas de carregamento comuns em dispositivos como 18W ou 30W . Mas e se a velocidade de carregamento ideal para o seu dispositivo estiver entre esses níveis, por exemplo, 44W?

No passado, com o USB PD 2.0, você estava limitado a níveis de tensão fixos, o que significava que seu dispositivo de 44 W poderia carregar apenas a uma taxa mais baixa. No entanto, com a introdução da Fonte de Alimentação Programável (PPS) no USB PD 3.0, esse cenário mudou drasticamente. A PPS permite o controle preciso da tensão e da corrente fornecidas, possibilitando ajustes em incrementos de 20 mV e 50 mA , respectivamente. Esse controle preciso significa que praticamente qualquer taxa de carregamento dentro das capacidades do dispositivo pode ser suportada com precisão pelo carregador.

A ampla adoção do USB PD com PPS pode simplificar bastante nossas soluções de carregamento. O principal objetivo do USB PD é aumentar a eficiência do carregamento e, ao mesmo tempo, reduzir o lixo eletrônico. Ao utilizar o PPS, um único carregador pode alimentar diversos dispositivos com sua capacidade máxima, minimizando a necessidade de vários carregadores específicos para cada dispositivo.

Benefícios do USB PD

Então, o que torna o USB PD uma opção muito superior em relação a qualquer outro padrão?

1. Níveis de energia mais elevados: O USB-PD pode fornecer até 240 Watt A partir da energia, permite o carregamento eficiente de dispositivos de alta potência, como laptops e consoles de jogos.
2. Ajuste de potência flexível com PPS: O recurso de fonte de alimentação programável (PPS) permite que o dispositivo seja alimentado. Solicitação de tensão intermediária entre 15 volts e a tensão constante máxima disponível. A partir do carregador. Essa flexibilidade garante que o dispositivo receba a voltagem adequada para um carregamento eficiente, ao mesmo tempo que aumenta a velocidade de carregamento e reduz a geração de calor.
3. Apresentando novas tensões elétricas no USB PD 3.0: O USB PD 3.0 adiciona novas tensões estáveis, como 28 volts، 36 voltsو48 voltsQue fornece até 140 Watt، 180 Wattو240 Watt Em termos de energia, respectivamente. Embora esses níveis não se apliquem a dispositivos móveis, eles atendem às necessidades de dispositivos com alta demanda de energia.
4. Fluxo de energia bidirecional: O USB PD suporta fluxo de energia bidirecional, o que significa que os dispositivos podem tanto receber quanto fornecer energia. Essa capacidade permite, por exemplo, que um laptop carregue um smartphone através de um cabo USB Type-C na mesma porta que está sendo usada para o carregamento.
5. Gestão inteligente de energia: A tecnologia USB PD permite que cada dispositivo consuma apenas a energia necessária, melhorando o aproveitamento da energia e prevenindo possíveis danos aos dispositivos.
6. Ampla gama de aplicações: O USB PD não se limita a dispositivos de alta potência. Ele também pode ser usado com dispositivos de baixa potência, como fones de ouvido. A principal vantagem é sua aplicabilidade universal, eliminando a necessidade de carregadores separados para cada dispositivo, desde que ele seja compatível com USB PD. Isso tem um impacto positivo em O ambiente Isso reduz sua pegada de carbono.

Por que as empresas pararam de investir em tecnologias de carregamento ultrarrápido?

As fabricantes de celulares estão constantemente ultrapassando os limites da velocidade de carregamento de seus aparelhos. Parece que a cada duas semanas surge no mercado um novo telefone que promete carregar de zero a 100% em apenas alguns minutos.

A Xiaomi está na vanguarda dessa tendência, oferecendo velocidades de carregamento de 67W e 120W para seus dispositivos. A Oppo, por outro lado, vai ainda mais longe, com capacidades de carregamento superiores a 200W . Embora essas altas velocidades possam parecer uma vantagem em termos de eficiência de tempo, existe uma sutil compensação entre a duração da bateria e a velocidade de carregamento.

Pesquisas e experiência prática demonstraram que carregar dispositivos em velocidades extremamente altas pode levar a uma degradação mais rápida da bateria ao longo do tempo. Como resultado, muitas empresas encontraram um equilíbrio em torno de 50 W. Essa velocidade de carregamento é rápida o suficiente para alimentar um dispositivo durante um dia inteiro, mas também lenta o suficiente para minimizar danos à bateria a longo prazo.

Por exemplo, o novo Nothing Phone (2) possui carregamento rápido de 45 W , e o mesmo acontece com o Samsung Galaxy S23 Ultra . Por outro lado, a mais recente série iPhone 14 Pro pode atingir 35 W , mas a Apple nunca foi conhecida por ultrapassar os limites nesta área.

Velocidades de carregamento semelhantes

Você já se perguntou, como mencionamos anteriormente, por que as velocidades de carregamento da maioria dos smartphones parecem seguir incrementos específicos, como 15W , 18W , 30W ou 45W , em vez de números aleatórios como 17W ou 19W ? Esse padrão decorre principalmente do protocolo USB Power Delivery (USB PD), que opera em níveis de potência específicos e é conhecido por ter certas tensões e correntes fixas.

No entanto, lembre-se de que a velocidade real de carregamento que pode ser alcançada é limitada pelos níveis de potência específicos suportados tanto pelo seu dispositivo quanto pelo seu carregador.

impacto ambiental

Atualmente, dezenas de padrões diferentes de carregamento USB estão em uso, cada um com seu próprio conector e protocolo de fornecimento de energia. Essa fragmentação dificulta o uso por parte dos consumidores com diferentes dispositivos (por exemplo, seu carregador Samsung Super Fast Charge não funcionará com um telefone compatível com o Super VOOC da Oppo ), além de gerar uma grande quantidade de lixo eletrônico. Veja as diferenças abaixo:

Agora, imagine que você pudesse fazer tudo isso usando um único carregador PD . Afinal, ele é capaz de fornecer todos os aumentos de potência listados na tabela.

O USB PD também é retrocompatível com versões mais antigas do USB , permitindo o uso com dispositivos que não o suportam explicitamente. Imagine a economia de recursos, a redução do lixo eletrônico e a economia financeira que você poderia obter com um único carregador para tudo.

Infelizmente, as empresas não estão dispostas a abrir mão dos lucros tão facilmente . Até mesmo a Apple, a maior empresa do mundo, removeu o carregador da caixa do iPhone há anos, alegando que estava apoiando a sustentabilidade ambiental.

No entanto, rumores sugerem que o iPhone 15 , que usará a porta USB-C , funcionará apenas com carregadores certificados pela Apple com o selo MFi (Made for iPhone). Isso criaria um excedente de lixo eletrônico e destacaria o lado negativo de táticas de marketing tão inteligentes.

O USB PD está sendo adotado de forma lenta, porém constante, por uma gama cada vez maior de fabricantes. Esperamos que essa tendência continue e que o USB PD se torne o padrão da indústria nos próximos anos.

Perguntas frequentes sobre USB PD

O fornecimento de energia via USB é seguro?

Sim, o USB Power Delivery é seguro. O padrão USB PD inclui diversos recursos de segurança para proteger dispositivos e usuários contra danos. O carregador e o dispositivo negociam a quantidade de energia a ser fornecida, garantindo que o dispositivo não receba energia excessiva.

Como posso verificar se meu carregador é compatível com USB PD?

Procure o símbolo “PD” no seu carregador. Se ele funcionar corretamente com o seu dispositivo, significa que tanto o dispositivo quanto o carregador são compatíveis com essa função.

O USB PD PPS é melhor que o USB PD 2.0?

Sim, o PPS permite um controle de voltagem mais preciso. Isso significa que o carregador pode fornecer a voltagem exata que o dispositivo precisa, resultando potencialmente em carregamento mais rápido e menor geração de calor. Além disso, ele vem com USB PD 3.0, o que significa que pode fornecer mais informações sobre o dispositivo que está sendo carregado.