USB PD全球直流插座标准浮现？

USB缆线在原初设计上仅提供些微电力(2.5瓦)，以供键盘、滑鼠、USB集线器等低用电产品运作，但随着愈来愈多移动电子产品在使用USB缆线与电脑传输外，也运用USB缆线对移动装置供电，过往的低供电量逐渐无法满足要求。

为此USB-IF(USB Implementers Forum)于2007年订立了USB BC(Battery Charge) 1.0标准，提供了USB的供电电流，使USB缆线用于移动装置充电时更有充电效率，而后也陆续增修出USB BC 1.1版、1.2版。

USB BC仅满足移动装置充电应用，另有一群业者期望USB线路的供电能供条码读取器使用，因而订立出PoweredUSB标准，最高可提供144瓦电能，不过PoweredUSB并未获USB-IF认可。

USB-IF之后也随USB 3.0标准的订立而略提升USB的供电能力，自2.5瓦增至4.5瓦，但依然难满足大众需求，致使USB-IF于2012年提出USB PD(Power Delivery)标准，期望以USB PD取代USB BC，以及USB-IF不乐见的PoweredUSB。USB PD使用标准USB线路最高可携带100瓦电力，若用Micro-USB线路则可达60瓦电力，不仅适用于智能型手机，也适用于笔记型电脑、桌上型监视器等的供电。因此DIGITIMES Research推估，USB PD有可能成为全球的家庭直流电源插座的新标准，并侵蚀、影响传统家庭交流电源插座的价值地位。

逐渐普及的USB电源插座

资料来源：各业者，DIGITIMES整理，2014/5

USB插座愈来愈多近年来，有智能型手机、平板电脑的人，愈来愈常到处找寻Micro-USB缆线、USB电源配接器(俗称变压器，以下以此简称)，因为他们需要替手机、平板充电，甚至在捷运站提供的充电桌，桌附近的墙面不仅提供一般110V电力插座，也顺便提供USB电力插座，想充电者可以省去待USB电源配接器，只需携带Micro-USB缆线(若为iDevice则携带Lightning缆线)即可充电。另外，也有业者新推行的电源延长线插座，除原有的110V插座外也随附USB插座，或者已??有建商在施工上也在110V插座随附USB插座，以及新款汽车也内建USB插座。

手机统一用USB方式充电是自大陆开始，过去手机的充电器不具交换性，每换1款新手机，旧的充电器便一并丢弃，使充电器垃圾堆积如山，因而寻求统一，而2014年3月欧洲议会也以550票比12票通过充电器统一的法规(但未言明是否采行USB/Micro-USB)。

在USB供电、充电愈来愈普及下，若USB插座、缆线只试用于手机、平板2种产品，则限缩其价值，因此USB-IF开始思考强化USB缆线的供电能力，期望扩展USB缆线供电、充电的应用范畴，因而订立出USB PD标准。USB PD规格标准早于2012年7月便已完成订立，但由于支援USB PD标准的缆线，需测试验证取得PD Aware的认证，因而需时间推展，直至2014年才逐渐展露。 USB PD是否能让USB供电、充电应用价值扩大？对未来产业甚至终端使用者的冲击与改变为何？ DIGITIMES Research对此进行观察探讨。

标准USB供电设计

在USB PD标准未订立前，USB自身即有基础的供电能力。由个人电脑扮演的主控端(host)，由于其电力来自电源插座，因此其USB埠可提供最大5V、500mA的电力。相对的，若个人电脑连接USB集线器(hub)，且集线器运作的所有电能均由个人电脑的USB线路所提供，则USB集线器上的每个USB埠，仅能有5V、100mA的供电，其中USB集线器自身消耗约100mA，再把剩余的400mA分配给4个USB埠，典型的USB集线器多为4个USB埠。不过，若USB集线器自身也透过电压器取得电源插座的电力，则依然可以给每个USB埠5V、500mA电能，或者因电力的源源不绝，设计者可设计出具有更多USB埠的USB集线器，而非限定在典型的4个埠。无论如何，USB埠最糟情况下仍有5V、100mA电能可用，在这个最基础的供电条件下，至少让刚接入的USB装置能被电脑识别，而低用电的USB装置可完全只以5V、100mA电力运作，如USB随身碟。但较大电力需求的USB装置则需要更高电力，如USB外接硬碟，即需要5V、500mA电能，而更早期的USB外接硬碟需要更大的电力，否则无法驱动硬碟的马达运作，需要额外借用另一个USB埠的电能(权宜变通的截接方式，非正规用法)，使电流量超越500mA，甚至自行配备变压器，自行取用电源插座的电力。类似的，印表机、扫瞄器等大型电子产品，也无法用5V、500mA电能驱动运作，都需要自行准备额外的变压器。

标准USB集线器供电配分法

资料来源：各业者，DIGITIMES整理，2014/5

针对充电应用订立的USB BC

5V、100/500mA供电自1996年USB标准推行以来即是如此，但至2007年略有改观，2007年移动装置以USB埠充电的需求已开始增加，USB-IF因而订立出充电需求的规范，称为USB BC。

USB BC依然使用5V电压，但将电流量扩增，增至1,800mA，用意明显在于增强用USB埠充电时的充电效率，以免充了许久时间仅增加些微的电量，甚至在边充边用的情境下电量仍持续跌落，失去充电意义。

USB BC立意虽佳，但USB BC的缺点在于仅将USB缆线视为充电用线路，给装置充电的同时不提供资料传输能力，因而有1.1版(2009年)修正，1.1版允许充电的同时进行资讯传输，然最大电流量略有下修，降至1,500mA，即便如此仍是传统USB供电的3倍电能(2.5瓦vs. 7.5瓦)。 2011年BC 1.2版标准出炉，依然维持最大1,500mA电流量，仅针对技术细节进行增修。

值得一提的是，苹果(Apple)产品虽也能用USB埠进行充电，但仅使用USB埠的物理连接器，相关电气特性均自行定义，如iPhone使用1,000mA，iPad使用2,100mA等。

不被USB-IF承认的PoweredUSB标准

USB BC虽提供更大充电电流，但USB埠普及性过高，业界对USB埠能提供更大供电力的期望，并非只在电池充电上，也包含一般应用，自1998年起，微软(Microsoft )、IBM、NCR、Berg(连接器业者，之后由FCI购并)等共同研拟出PoweredUSB标准。[!--empirenews.page--]

PoweredUSB在电压、电流上均??有所提升，电压除原有5V外增加12V、24V(亦有业者采9V、25V)，电流增至3,000mA，最高可至6,000mA，整体而言能将供电瓦数增至30、72、144瓦。

业者之所以订立PoweredUSB主要用于收银机(POS)、条码读取器等应用，因此PoweredUSB有时也称Retail USB、USB PlusPower或USB +Power。 IBM握有PoweredUSB专利，使用PoweredUSB技术需付费获取IBM授权，如惠普(HP)、富士通(Fujitsu)均已取得授权。

未获USB-IF认同的PoweredUSB供电标准

资料来源：各业者，DIGITIMES整理，2014/5

USB 3.0仅些微提升USB-IF官方提出的USB BC主要用于电池充电，非官方提出的PoweredUSB主要用于收银机应用，没有提升标准USB的供电能力，一直至2008年USB 3.0标准登场，方属真正提升。USB 3.0依然维持过往的5V电压，但电流方面提升，过往(USB 1.x/2.0)以100mA为最小单位，允许1~5刻度调节，USB 3.0则以150mA为最小单位，允许1~6刻度的调整，即最低电流量150mA，最高900mA，较过往500mA为高，使最高供电力自2.5瓦增至4.5瓦。 4.5瓦依然是相当小的电力，与PoweredUSB的数十瓦电力无法相比。

USB 1.x/2.0/3.0供电规格比较

资料来源：USB-IF，DIGITIMES整理，2014/5

USB PD为官方正式解答有鉴于业界对USB供电需求的呼声愈来愈高，USB-IF订立出USB PD标准，将供电能力正式扩展至数十瓦等级，USB PD提出5种新的供电层次，分别为10瓦、18瓦、36瓦、60瓦、100瓦。

其中7.5瓦依然只以5V电压供电，但10瓦、18瓦开始引入5V外的12V，60瓦与100瓦则再引入20V。且USB PD允许双向供电，有别于过去的USB必然是主控端对周边装置供电，此主要是可携??式电源崛起之故而有的务实因应。

虽然将供电力扩增至最高100瓦，但仍有缆线的区别，过往长久以来的标准USB缆线可以达最高的100瓦供电，但对于移动装置常用的Micro-USB，因连接器较小，在物理限制下，最高只能供电60瓦，无法至100瓦。

同样的，USB-IF新订立的C型连接器，属移动用的细小型连接器，一样无法达最高的100瓦供电，其极限为60瓦。此外，USB PD相容过往的USB?? BC，言下之意USB-IF有意逐渐以USB PD取代USB BC。

此外，非官方的PoweredUSB推估也将逐渐淡出，仅少数应用会持续采行，如高于100~144瓦间的供电应用，且PoweredUSB仅相容至USB 1.x/2.0，不相容USB 3.0，虽然对收银机的产业性、垂直性应用而言不需要至高速的USB 3.0，但依然有边缘化的危险，且PoweredUSB的规格停留在2005年的0.8g版，未持续更新，后续发展堪虑。

USB供电能力一旦可达60瓦、100瓦，下一步可能实现的是印表机、扫瞄器、桌上型监视器、乃至笔记型电脑(DIGITIMES Research抽样，纯就变压器规格而言，常规笔电仍需60瓦以上电能，但可低于100瓦，薄型省电机种可低于60瓦)等，均可改以USB埠供电，此意味着未来换笔电、换印表机等，不用再随同丢弃变压器，而是可以沿用，以减少电子垃圾。

更重要的是，全球电力发展因温室效应逐渐起变化。过往提倡大型、集中发电(如核能、火力发电厂)，而后用高压(透过高压电塔，电压愈高，传输过程中的电能耗损较小)、交流电传送至各地，由各地变电所转换成220V、100V供附近家庭使用，然220V、100V仍过高，家庭内会再以变压器再次进行降压，以便使用。而新的趋势是，由家庭、社区设置太阳能或风力发电，发出的电力为直流，直流不利远程输送(输送过程中电能损耗大，不经济)，因而就近发电就近用电，未来家庭屋顶的太阳能板发电，电力送入屋内即以USB缆线连接电器，以减少能源转换的耗损(与110V交流降转低电压直流相较，损耗较小)。

USB PD 1.0定义5种供电型态

资料来源：USB-IF，2014/5

持续全球化趋势

最后，USB PD不仅具产业意义，也具若干社会意义，USB PD意味着更进一步的全球化。过往世界各地采行不同的类比电视标准，如NTSC美规、PAL欧规等，连接器方面亦有美国RCA端子、日本S端子等，此均是国家门户之见的差异，而今正逐渐以OTT、网际网路规格，及HDMI连接器统一。同样的，全球各地采行不同频率、不同电压、不同连接器的电源插座，这些差异使终端使用者出国必须带万用转接座，变压器若坏损、遭窃，也只能找原厂重新购置。USB PD的出现，有机会统一100瓦电力以下的应用。且如前述，USB供电埠已逐渐融入生活，在捷运、新的电源延长线插座、新建案、新车等，未来带笔电到各国都不再需要带变压器，只要带USB缆线，甚至笔电内建可收缩的USB缆线，大大提升方便性。

USB PD涵盖过往标准并拓展新供电应用