Power Delivery (PD) ja Quick Charge (QC) ovat pikalatausstandardeja, joiden avulla laite voi pyytää tarvitsemansa jännitteen ja laturi voi säätää lähtöparametrejaan sen mukaisesti. Tämän ansiosta yksi USB-portti voi tarjota useita jännitetasoja ja luonnollisesti myös lataukseen tarvittavan virran.
USB:n varhaiset versiot tarjosivat 5 V jännitteen ja 0,5 A virran. Myöhemmissä versioissa virtaa kasvatettiin 1 A:iin ja 2 A:iin. Suuremman tehon tuottaminen 5 voltilla vaati kuitenkin suurempaa virtaa, mikä puolestaan edellytti johtimien poikkipinta-alan kasvattamista ja paksumpien latauskaapeleiden käyttöä. Kukaan ei tietenkään halunnut käyttää sormenpaksuisia kaapeleita.
Pikalataus ratkaisee tämän ongelman nostamalla jännitettä virran kasvattamisen sijaan. Esimerkiksi 18 watin tehon saavuttamiseksi 5 voltilla tarvitaan 3,6 A, kun taas 12 voltilla riittää vain 1,5 A. Tämä vähentää tarvetta kasvattaa johtimien poikkipinta-alaa. Puhelimet käyttävät yleensä 5 voltin jännitettä, mutta kannettavat tietokoneet käyttävät tavallisesti 20–48 voltin jännitettä sekä vähintään 65 watin virtalähteitä.
Pikalatausstandardit
Power Delivery (PD) ja Quick Charge (QC) eroavat toisistaan pääasiassa tiedonsiirtoprotokollien osalta. Power Delivery on USB Implementers Forumin kehittämä avoin standardi, kun taas Quick Charge on Qualcommin kehittämä suljettu teknologia. Quick Charge 4 -versiosta alkaen mukaan lisättiin Power Delivery -tuki, mikä paransi merkittävästi näiden kahden standardin yhteensopivuutta.
2010-luvun alussa monet valmistajat esittelivät omia pikalataustekniikoitaan. Näitä olivat muun muassa MediaTek Pump Express, Samsung Adaptive Fast Charging, Oppo Super VOOC, Huawei SuperCharge, Anker PowerIQ, Google Fast Charging ja Motorola TurboPower. Suurin osa näistä ratkaisuista ei kuitenkaan saavuttanut laajaa suosiota.
Ajan myötä Power Deliverystä tuli yleisimmin tuettu pikalatausstandardi, joka on yhteensopiva laajan laitevalikoiman kanssa, mukaan lukien Apple-tuotteet. Quick Charge puolestaan saavutti suosiota Qualcomm-prosessoreihin perustuvissa laitteissa sekä eri valmistajien latureissa. Power Delivery -tuen lisääminen kasvatti sen monipuolisuutta huomattavasti.
Miten lataus toimii
Sekä Power Delivery että Quick Charge perustuvat laitteen ja virtalähteen väliseen viestintään.
Kun laite liitetään, ennen latausjännitteen syöttämistä signaalijohtimien kautta lähetetään ohjaussignaali – yksinkertaisesti sanottuna laite pyytää tiettyä jännitetasoa. Laturi tai varavirtalähde vastaanottaa tiedot tarvittavista parametreista ja toimittaa sen jälkeen oikean jännitteen virtajohtimien kautta.
Tässä prosessissa käytetään yleensä USB Type-C -liittimiä. Täysimittaiset kaapelit sisältävät monimutkaisen sisäisen rakenteen, joka tukee tiedonsiirtoa ja virransyötön neuvottelua. Kaikki USB Type-C -kaapelit eivät kuitenkaan ole samanlaisia. Kustannusten vähentämiseksi monet kaapelit on yksinkertaistettu, mikä voi rajoittaa latausnopeutta.
Power Deliveryn ja Quick Chargen tukemat jännitteet
Pikalataus kasvattaa lähtötehoa nostamalla jännitettä samalla, kun tasavirran taso säilyy samana. Standardien tukemat jännitearvot on esitetty alla.
| Jännite (V) | Virta (A) | Teho (W) | Kaapelityyppi |
|---|---|---|---|
| 5 V | 3,0 A | 15 W | Standard Power Range (SPR) |
| 9 V | 3,0 A | 27 W | Standard Power Range (SPR) |
| 15 V | 3,0 A | 45 W | Standard Power Range (SPR) |
| 20 V | 5,0 A | 100 W | Standard Power Range (SPR) |
| 28 V | 5,0 A | 140 W | Extended Power Range (EPR) |
| 36 V | 5,0 A | 180 W | Extended Power Range (EPR) |
| 48 V | 5,0 A | 240 W | Extended Power Range (EPR) |
Kiinalaiset valmistajat ovat laajentaneet tuettujen jännitteiden valikoimaa lisäämällä tuen 12 V:n ja 24 V:n lähdöille, joita käytetään pääasiassa muihin tarkoituksiin kuin lataamiseen. Esimerkiksi kannettavaa laturia voidaan käyttää reitittimen tai valvontakameroiden virtalähteenä. Esimerkiksi jotkin Baseusin kannettavat laturit tukevat 12 voltin lähtöjännitettä. Tällaisissa laitteissa käytetään usein erityisiä kaapeleita, kuten USB-C–DC-kaapeleita, joissa on sisäänrakennetut piirit tarvittavan lähtöjännitteen määrittämiseksi.
Laturin ja laitteen väliset tiedonsiirtostandardit
Laitteiden väliseen tiedonsiirtoon on olemassa kaksi standardia: SRP ja EPR.
SRP (Standard Power Range)
Tämä on perustoimintatila. Laitteen ja laturin välinen viestintä tapahtuu CC-linjan kautta. Laite määrittää tarvitsemansa jännitteen, ja laturi toimittaa sen kiinteänä arvona. Parametrit eivät muutu latauksen aikana.
EPR (Extended Power Range)
Tämä on kehittyneempi toimintatila. Se käyttää lisänä VCONN-linjaa, jonka avulla laite ja laturi voivat vaihtaa tietoja jatkuvasti. Tämän ansiosta jännitettä voidaan säätää suoraan latauksen aikana erittäin tarkasti ja pienin askelin.
Tämä on suunniteltu ensisijaisesti akun käyttöiän pidentämiseksi: noin 70 prosenttiin asti laite käyttää enimmäistehoa, minkä jälkeen tehoa vähennetään vähitellen täyden latauksen lähestyessä.
100 watin ja erityisesti jopa 240 watin teholle suunniteltujen kaapeleiden on tuettava EPR-standardia. Niissä on yleensä tätä osoittava merkintä, vaikka käytännössä näin ei aina ole.
