240W的PD新標準，手機充電器可以給電瓶車充電

近日，USB-IF協(xié)會發(fā)布了最新的PD3.1標準，可以支持最高48V的電壓，同時充電功率達到240W。此次新的PD標準是在PD3.0的基礎(chǔ)上進行擴充，新增了28V、36V、48V三種拓展輸出電壓。

目前主流3C快充方案仍然集中在18W-100W左右，而最新的標準顯然已經(jīng)遠遠超過了目前電子產(chǎn)品的充電水平。如小米也在近期公開了自己200W的快充方案，顯示充滿4000mAh時間僅為6分鐘左右，以此推斷，240W的快充充滿時間將縮短至5分鐘左右，從充電時間來看，提升的幅度顯示是巨大的。

PD即將一統(tǒng)充電市場？

功率提升至240W，也會帶來一些其他應(yīng)用上的挑戰(zhàn)。同時，當前手機廠商的高端旗艦手機充電功率也主要集中在65W-100W左右，想要真正應(yīng)用PD3.1，還需要一定的時間。

寶礫微電子銷售總監(jiān)肖祥富在接受電子發(fā)燒友記者采訪時表示，PD3.1將功率提升至240W是一個具有前瞻性的標準，如今產(chǎn)品中的電池容量越來越大，對于充電功率的需求肯定是越來越高。但從目前大多數(shù)便攜式電子設(shè)備使用情況來看，使用100W充電功率的都很少，即便是家用電子產(chǎn)品，如筋膜槍、按摩儀等，都無須使用到這么大的功率，許多產(chǎn)品暫時還用不上。

想要使用240W的快充，還有一個阻礙在于電池。高功率一般需要4串或者6串的電池，如儲能電池，或白色家電才會使用。而便攜式移動設(shè)備，如手機等僅有一塊電池，使用65W的快充已經(jīng)夠用，如果放入100W，甚至如今的240W快充，對于安全性是一個很大的挑戰(zhàn)。

除了安全性以外另一個是實用性，如今手機快充已經(jīng)可以達到半小時以內(nèi)充滿，即便換一個240W的快充，將充電時間縮短至10分鐘以內(nèi)，對于消費者的有多大的意義，有多少消費者愿意為之買單是一個問題。

各廠商的快充協(xié)議|國元證券

值得注意的是，目前快充市場中仍然充斥眾多的協(xié)議，如高通QC、PD、OPPO的VOOC、華為SCP以及小米的PPS等，但如今PD3.1的頒布，充電功率已經(jīng)達到較高水平，即便是小米最新發(fā)布的200W充電方案，相比PD3.1仍有一定差距。同時PD3.1的標準制定，有近百家企業(yè)的500余位行業(yè)專家共同參與，華為、小米、聯(lián)想、立訊精密、慧能泰等企業(yè)都參與其中，這是否意味著PD協(xié)議統(tǒng)一的時代正在拉開帷幕。

對此，茂睿芯市場經(jīng)理周銀認為，這些頭部的手機廠商，都具有很強的研發(fā)實力，盡管這些大廠參與到了標準的制定，但他們的私有協(xié)議仍然會繼續(xù)發(fā)展，每個廠商都還是會依據(jù)自己的優(yōu)勢去做私有協(xié)議的開發(fā)。相反，對于PD協(xié)議而言，反而會主動擁抱其他協(xié)議，如在PD3.0時期已經(jīng)將高通的QC協(xié)議完全包容在內(nèi)。

肖祥富也認為短期內(nèi)廠商并不會放棄私有協(xié)議，因為這里面涉及許多商業(yè)因素，以及專利保護在里面，貿(mào)然放棄，損失巨大。不過長期來看，協(xié)議一定是走向統(tǒng)一的，在蘋果、華為等廠商相繼取消附贈充電頭后。用戶一定會選擇能夠公用的充電器，即PD協(xié)議。

為何仍然選擇5A？

新的PD標準，除了將功率提升至240W以外，值得注意的是，其電流仍然保持在5A，只是提升了電壓。主要原因在于高壓高電流雖然能極大提高充電功率，但受到安全性與技術(shù)的限制，暫未得到大范圍商用。

茂睿芯方面表示，電壓提高到48V，但電流仍保持在5A，主要有兩個限制，一個是功率器件的耐壓等級，48V總線可以充分利用目前市場中大量使用的80V-100V功率器件進行設(shè)計，在提升性能的同時，優(yōu)化成本；另一個則是需要考慮到安全電壓的等級，在設(shè)計時需要考慮有20%的過電壓，如果電壓48V，則需要設(shè)計電壓為58V左右，這個設(shè)計仍然處于60V以下的安全范圍內(nèi)，因此PD3.1標準將電壓定在了48V。對于茂睿芯而言，目前來看在設(shè)計上并沒有多少困難。

肖祥富進一步闡述到，當前按照國際標準，DC低于60V以下，屬于安全電壓，因此目前提升至48V并沒有太大的關(guān)系。但如果提升電流，會導致成本和功耗的增加。PD3.1將電壓設(shè)置在48V/5A，相對于成本的增加幅度會低于低壓大電流的的標準。

以常規(guī)的電子元器件來舉例，如果現(xiàn)在使用的電壓為20V，采用一個30V左右的MOS管，這時候需要將電壓提升至48V，那么選擇低端的60V、80V或者100V的MOS管，成本差異不大。

如果現(xiàn)在是一個20V5A的產(chǎn)品，可以選擇100A的MOS管，如果要提高至20V12A，則需要選擇更高電流的MOS管，成本差異很大。

另一個是充電的數(shù)據(jù)線，目前市場中支持100W功率充電的數(shù)據(jù)線價格大概在幾十元左右，但如果買一根支持12A的數(shù)據(jù)線，花費的成本可能需要翻倍。因為電流越大，需要的線材就越粗。

要不然會出現(xiàn)兩個問題，一個是充電時線材會發(fā)燙，溫度升高；另一個則是USB接口，不論是C口還是A口，大部分連接器支持到5A已經(jīng)經(jīng)過特殊處理，在材質(zhì)結(jié)構(gòu)上均經(jīng)過了調(diào)整。

如果要支持到12A，其成本將會顯著上升。而在安全性上來看，電流越大，意味著溫度越高，也可能更容易導致火災(zāi)等危險的發(fā)生。

周銀表示，如今PD3.1標準在電流仍然保持5A，意味著線材中的成本不會上升太多，主要的成本變化在于emark芯片。在PD3.0中，當電流超過3A時，就需要這顆芯片來進行輔助。不過如今電壓提升至48V，意味著emark芯片的耐壓等級的提高，需要重新設(shè)計，數(shù)據(jù)線的成本主要體現(xiàn)在這里。

另一方面，目前在工業(yè)界已經(jīng)存在240W的充電方案，但需要落實到PD3.1標準中，還需要進行適配。同時PD3.1中增加了EPR（擴展功率）功能，主要擁有15V-28V、15V-36V、15V-48V三個檔位。茂睿芯表示，15V-36V輸出的場景，現(xiàn)有方案就可以實現(xiàn)，但是15V-48V的優(yōu)化方案業(yè)界還在探索中。

PD3.1為行業(yè)帶來的意義：跨界統(tǒng)一

有機構(gòu)判斷2021年全球快充市場預(yù)計達到3000億元，市場空間廣闊。受到世界經(jīng)濟復(fù)蘇及iPhone取消標配充電頭的積極影響，第三方廠商將迎來較大發(fā)展機遇。同時在PD3.0時，100W的充電功率已經(jīng)能夠滿足智能手機、平板電腦、筆記本電腦等各種電子設(shè)備的充電需求，如今功率提升至240W，極大提升了該標準的使用場景。

PD快充協(xié)議范圍|國元證券

這對于國內(nèi)廠商而言是一個極大的機遇，肖祥富表示，PD3.1快充協(xié)議的普及，快充的使用場景將獲得了極大地拓展，不僅是應(yīng)用在3C產(chǎn)品中，還能夠應(yīng)用到電動兩輪車、家電甚至電動車領(lǐng)域中。

尤其在電動兩輪車領(lǐng)域，周銀表示，當前電動兩輪車充電器功率大概在200W-300W，PD3.1完全可以滿足這些產(chǎn)品的充電需求，茂睿芯目前也正在與電動兩輪車公司積極溝通，希望能夠盡快實現(xiàn)。

當前茂睿芯主要集中在電動兩輪車的電池管理與中控臺相關(guān)產(chǎn)品，而電動兩輪車的充電器這一塊，目前并未有太多的涉足。當下的兩輪車充電器并不強制要求PFC（功率因數(shù)校正），而PD3.1則需要PFC。

沒有PFC容易導致產(chǎn)生安全性問題，比如電動兩輪車的電池易發(fā)生起火現(xiàn)象，這是由于線材通常設(shè)計為5A，但如果功率因數(shù)較差時，電流會陡然增大導致火災(zāi)的發(fā)生。如果能夠?qū)D3.1協(xié)議應(yīng)用在電動兩輪車領(lǐng)域中，將極大地提升安全性。對于廠商而言，也將擴大自己的業(yè)務(wù)范圍。

不過PD3.1標準的普及并非短時間就能實現(xiàn)的，PD3.0已經(jīng)發(fā)布了數(shù)年，才在2020年開始得到爆發(fā)，這還是由于蘋果等大廠宣布不再做充電頭才將市場點燃，而此前許多廠商盡管將PD快充應(yīng)用在手機、筆記本電腦中，但并未真正的引爆市場。肖祥富表示，至少在兩三年內(nèi)，還是會以100W以內(nèi)的充電器為主。

小結(jié)

新發(fā)布的PD3.1標準，不僅又將充電時間向前推了一大步，更重要的是，不僅能夠滿足傳統(tǒng)的3C產(chǎn)品，還能滿足其他電子產(chǎn)品的充電需求，如電動兩輪車、無人機。不過新標準的推出，一般都需要長時間的檢驗與普及，不過對于上游芯片原廠而言，應(yīng)用何時能起來并不是最重要的，只需要將技術(shù)做好，能夠滿足客戶要求才是最重要的。