Met de nieuwe USB 3.2-specificatie die er aan komt, komt ook USB PD 3.0 in zicht. Deze nieuwe Power Delivery 3.0 belooft meer flexibiliteit te bieden.
Met de moderne USB-C-aansluiting en Power Delivery heeft good old usb-standaard nieuwe toepassingsgebieden mogelijk gemaakt en vooral een grote stap voorwaarts genomen op het gebied van stroomvoorziening.
Het vrij starre profielsysteem is echter niet echt flexibel. Met de door het USB Implementers Forum (USB-IF) geïntroduceerde USB 3.2-specificatie komt USB PD 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).
Accuwensen
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.
Rolverdeling
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.
Ontvang gratis meer informatie over snelladen, USB en nieuwe ontwikkelingen, meld je aan voor de nieuwsbrief:
Woordenstroom
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.
(Informatie afkomstig uit het artikel ‘Powerbanks met Power Delivery voor laptops’ van Rudolf Opitz en Alieke van Sommeren, c’t magazine 10/2020, p.48)
