Qu’est-ce que la technologie USB Power Delivery (PD) ? Explication de l’USB-PD et de ses types.

L'USB Power Delivery (PD) est une technologie qui permet à un appareil de communiquer avec le chargeur et le câble afin de déterminer ses besoins en énergie, garantissant ainsi une charge sûre, rapide et efficace. Sa principale différence réside dans sa capacité de transfert d'énergie supérieure aux méthodes de charge USB traditionnelles. De plus, l'USB-PD peut être techniquement intégré à n'importe quel port USB-C si le fabricant le souhaite.

Même les normes de charge propriétaires de sociétés comme OnePlus , Xiaomi et Apple ne peuvent rivaliser avec la polyvalence de l'USB-PD. Cependant, il existe différents niveaux d'USB-PD, et tous les appareils compatibles ne prennent pas en charge le même type d'alimentation. Alors, analysons tout cela en détail pour comprendre le fonctionnement de l'USB-PD.

Comment fonctionne l'USB PD ?

Si vous possédez un smartphone récent, vous avez probablement remarqué qu'il se recharge beaucoup plus rapidement que les anciens modèles. Cela est probablement dû à la technologie USB-PD et à sa capacité à configurer sa propre tension de sortie, contrairement aux protocoles plus anciens.

Vous connaissez peut-être déjà l' USB , le protocole de communication le plus répandu, mais en matière d'alimentation, la charge de batteries par USB , qui a précédé l'USB-PD, était en retrait par rapport aux autres normes. Avec le temps, le besoin de recharger nos appareils plus rapidement, plus sûrement et plus efficacement s'est fait sentir. C'est là qu'est apparue la technologie USB Power Delivery.

Pour comprendre ce concept, il faut d'abord savoir ce qu'est l'énergie.

En termes simples, la puissance est le produit du courant par la tension fournie (P=IV) . Ainsi, grâce à la décharge partielle (PD), les valeurs de courant et de tension sont ajustées pour fournir la puissance requise. Cette « puissance requise » est déterminée par la négociation de la puissance fournie entre le chargeur et l'appareil.

Le chargeur commence par envoyer un signal de faible puissance à l'appareil. Ce dernier répond en recevant la puissance maximale. Le chargeur ajuste ensuite sa tension et son courant de sortie en fonction des besoins de l'appareil.

Ceci permet de garantir la sécurité du processus d'expédition et d'éviter tout problème de compatibilité.

À titre indicatif, votre téléphone devrait se charger à au moins 15 W s'il prend en charge une technologie de charge rapide. La charge par USB, quant à elle, fournit une puissance maximale de 5 V et 0.9 A , soit environ 4.5 W.

C’est aussi pourquoi l’USB Type-C est plus répandu que l’USB Type-A ou Micro USB : il peut fournir jusqu’à 3 ampères sous 5 volts , ou 1.5 ampères sous la même tension. Et avec la technologie PD, votre appareil (s’il est compatible) peut atteindre jusqu’à 240 watts !

Le rôle de l'USB Type-C dans l'USB PD

Les termes USB PD et USB Type-C sont souvent confondus ou utilisés indifféremment, mais il s'agit en réalité de deux technologies distinctes. L'USB PD est un protocole qui permet aux appareils de négocier la quantité d'énergie dont ils ont besoin, tandis que l'USB Type-C est simplement une norme de connecteur utilisée pour faciliter l'utilisation de l'USB PD.

Par conséquent, bien que la norme USB PD utilise un port USB Type-C, tous les connecteurs USB Type-C ne sont pas compatibles avec l'USB PD . Cela signifie que pour profiter de la charge rapide offerte par l'USB PD, vous devez vous assurer que votre appareil et votre chargeur sont compatibles avec cette norme.

En revanche, l'USB Type-C est compatible avec la charge inversée , ce qui signifie qu'il peut transmettre des signaux dans les deux sens. Il est donc plus pratique, car vous pouvez l'utiliser pour alimenter votre SSD portable via votre téléphone, ou même recharger votre téléphone en le connectant à un autre téléphone. Cependant, il existe d'autres limitations, notamment des restrictions imposées par les fabricants sur certaines fonctionnalités USB-PD ; votre expérience peut donc varier.

Types USB PD

La norme USB-PD a rapidement évolué pour permettre une charge rapide et efficace des appareils. Cependant, il est important de noter que tous les appareils n'implémentent pas la PD de la même manière, d'où les nombreuses révisions apportées au fil des ans.

L'USB PD 1.0 a révolutionné le secteur, capable de fournir jusqu'à 100 W (20 V à 5 A) de puissance , un progrès considérable par rapport aux spécifications d'alimentation USB traditionnelles. Le niveau de puissance était déterminé par un processus de négociation entre l'appareil et le chargeur, au lieu d'être limité à des valeurs fixes de tension et de courant comme c'était le cas auparavant.

Les améliorations apportées aux normes USB PD 2.0 et 3.0 concernaient principalement la gestion de l'alimentation. Elles fournissaient des informations plus détaillées sur l'appareil en charge, notamment en signalant une température de batterie trop élevée ou des dépassements de tension ou de courant. Ces améliorations ont considérablement accru la sécurité et l'efficacité de la charge.

Toutefois, l'efficacité de ces améliorations dépend de la compatibilité de votre appareil et de votre chargeur. S'il est vrai que les avantages d'une version PD particulière ne peuvent être pleinement exploités que si l'appareil et le chargeur la prennent en charge, l'USB PD est conçu pour être rétrocompatible.

Cela signifie qu'un appareil compatible avec la norme PD 3.0, par exemple, peut toujours être chargé à l'aide d'un chargeur PD 2.0 ou 1.0, même s'il ne bénéficiera pas des fonctionnalités supplémentaires de gestion de l'alimentation introduites dans les versions ultérieures.

Alimentation programmable USB (USB PPS)

Vous souvenez-vous de notre discussion sur l'utilisation de niveaux de tension définis par l'USB PD ? Traditionnellement, ces niveaux sont de 5 V , 9 V , 15 V et 20 V , ce qui explique les puissances de charge courantes de 18 W ou 30 W. Mais que se passe-t-il si la puissance de charge optimale pour votre appareil se situe entre ces niveaux, par exemple à 44 W ?

Auparavant, avec l'USB PD 2.0, la tension était fixe, ce qui limitait la vitesse de charge de votre appareil 44 W. Cependant, l'introduction de l'alimentation programmable (PPS) dans l'USB PD 3.0 a radicalement changé la donne. Le PPS permet un contrôle précis de la tension et du courant, avec des ajustements par incréments de 20 mV et 50 mA respectivement. Grâce à ce contrôle précis, le chargeur peut prendre en charge avec exactitude pratiquement toutes les vitesses de charge compatibles avec l'appareil.

L'adoption généralisée de l'USB PD avec PPS peut grandement simplifier nos solutions de charge. L'objectif principal de l'USB PD est d'améliorer l'efficacité de la charge tout en réduisant les déchets électroniques. Grâce au PPS, un seul chargeur peut idéalement alimenter plusieurs appareils à pleine capacité, minimisant ainsi le besoin de chargeurs spécifiques à chaque appareil.

Avantages de l'USB PD

Alors, qu'est-ce qui fait de l'USB PD une option bien supérieure à toutes les autres normes ?

1. Niveaux d'énergie plus élevés : L'USB-PD peut fournir jusqu'à 240 Watt À partir d'énergie, permettant une charge efficace des appareils à forte consommation, tels que les ordinateurs portables et les consoles de jeux.
2. Réglage flexible de la puissance avec PPS : La fonction d'alimentation programmable (PPS) permet d'alimenter l'appareil. Demande d'une tension intermédiaire comprise entre 15 volts et la tension constante maximale disponible Du chargeur. Cette flexibilité garantit que l'appareil reçoit la tension appropriée pour une charge efficace, tout en augmentant la vitesse de charge et en réduisant la production de chaleur.
3. Introduction de nouvelles tensions électriques dans l'USB PD 3.0 : L'USB PD 3.0 ajoute de nouvelles tensions stables telles que 28 volts، 36 volts, et48 voltsQui offre jusqu'à 140 Watt، 180 Watt, et240 Watt En termes d'énergie, respectivement. Bien que ces niveaux ne s'appliquent pas aux appareils mobiles, ils répondent aux besoins des appareils à forte consommation énergétique.
4. Flux d'énergie bidirectionnel : L'USB PD prend en charge l'alimentation bidirectionnelle, ce qui signifie que les appareils peuvent à la fois recevoir et fournir de l'énergie. Cette fonctionnalité permet, par exemple, à un ordinateur portable de recharger un smartphone via un câble USB Type-C à partir du même port utilisé pour la recharge.
5. Gestion intelligente de l'énergie : L'USB PD permet à chaque périphérique de ne consommer que l'énergie dont il a besoin, améliorant ainsi l'utilisation de l'énergie et prévenant les dommages potentiels aux appareils.
6. Large gamme d'applications : La norme USB PD ne se limite pas aux appareils à forte consommation. Elle est également compatible avec les appareils à faible consommation, comme les casques audio. Son principal avantage réside dans son applicabilité universelle, qui élimine le besoin de chargeurs séparés pour chaque appareil, à condition que celui-ci prenne en charge l'USB PD. Cela a un impact positif sur البيئة Cela réduit votre empreinte carbone.

Pourquoi les entreprises ont-elles cessé de développer des technologies de charge ultra-rapide ?

Les fabricants de téléphones repoussent sans cesse les limites de la vitesse de charge de leurs appareils. Il semble que toutes les deux semaines, un nouveau téléphone arrive sur le marché, promettant une charge complète en quelques minutes seulement.

Xiaomi est à la pointe de cette tendance, proposant des vitesses de charge de 67 W et 120 W pour ses appareils. Oppo, de son côté, repousse encore les limites avec une puissance de charge dépassant les 200 W. Si ces vitesses élevées semblent avantageuses en termes de gain de temps, il existe un compromis subtil entre l'autonomie de la batterie et la vitesse de charge.

Les recherches et l'expérience pratique ont démontré qu'une charge à très haute vitesse peut entraîner une dégradation plus rapide de la batterie. C'est pourquoi de nombreuses entreprises ont trouvé un compromis autour de 50 W. Cette vitesse de charge est suffisamment rapide pour alimenter un appareil pendant une journée entière, tout en étant suffisamment lente pour minimiser les dommages à long terme à la batterie.

Par exemple, le nouveau Nothing Phone (2) est compatible avec la charge rapide 45 W , tout comme le Samsung Galaxy S23 Ultra . En revanche, la dernière gamme iPhone 14 Pro peut atteindre 35 W , mais Apple n'a jamais été réputée pour repousser les limites dans ce domaine.

Vitesses de charge similaires

Vous êtes-vous déjà demandé, comme nous l'avons mentionné précédemment, pourquoi la vitesse de charge de la plupart des smartphones semble suivre des paliers spécifiques, tels que 15 W , 18 W , 30 W ou 45 W , plutôt que des valeurs aléatoires comme 17 W ou 19 W ? Ce schéma est principalement dû au protocole USB Power Delivery (USB PD), qui fonctionne à des niveaux de puissance spécifiques et est connu pour avoir des tensions et des courants fixes.

Toutefois, gardez à l'esprit que la vitesse de charge réelle qui peut être atteinte est limitée par les niveaux de puissance spécifiques pris en charge par votre appareil et votre chargeur.

impact environnemental

Actuellement, des dizaines de normes de charge USB différentes sont utilisées, chacune avec son propre connecteur et protocole de distribution d'énergie. Cette fragmentation complique leur utilisation par les consommateurs avec différents appareils (par exemple, votre chargeur Samsung Super Fast Charge ne fonctionnera pas avec un téléphone compatible avec la technologie Super VOOC d'Oppo ) et contribue également à la production de déchets électroniques. Voici un aperçu des différences :

Imaginez maintenant que vous puissiez faire tout cela avec un seul chargeur PD . Après tout, il est capable de fournir toutes les augmentations de puissance indiquées dans le tableau.

L'USB PD est également rétrocompatible avec les anciennes versions USB ; vous pouvez donc l'utiliser avec des appareils qui ne le prennent pas explicitement en charge. Imaginez les économies de ressources, de déchets électroniques et d'argent que vous pourriez réaliser en utilisant un seul chargeur pour tous vos appareils.

Malheureusement, les entreprises ne sont pas prêtes à renoncer aussi facilement à leurs profits . Même Apple, la plus grande entreprise du monde, a retiré le chargeur de la boîte de l'iPhone il y a des années, affirmant que cela contribuait au développement durable.

Cependant, des rumeurs laissent entendre que l'iPhone 15 , doté d'un port USB-C , ne fonctionnera qu'avec les chargeurs certifiés MFi (Made for iPhone) d'Apple. Cette mesure engendrerait un surplus de déchets électroniques et mettrait en lumière les inconvénients de telles stratégies marketing, aussi ingénieuses soient-elles.

La norme USB PD est progressivement adoptée par un nombre croissant de fabricants. Nous espérons que cette tendance se poursuivra et que l'USB PD deviendra la norme industrielle dans les années à venir.

Questions fréquentes sur l'USB PD

L'alimentation USB est-elle sûre ?

Oui, l'alimentation USB est sûre. La norme USB PD intègre plusieurs dispositifs de sécurité pour protéger les appareils et les utilisateurs. Le chargeur et l'appareil négocient la quantité d'énergie à fournir, évitant ainsi toute surtension.

Comment puis-je vérifier si mon chargeur prend en charge la norme USB PD ?

Recherchez le symbole « PD » sur votre chargeur. S’il fonctionne correctement avec votre appareil, alors votre appareil et votre chargeur sont tous deux compatibles avec cette fonctionnalité.

La norme USB PD PPS est-elle meilleure que la norme USB PD 2.0 ?

Oui, la norme PPS permet un contrôle plus précis de la tension. Le chargeur peut ainsi fournir la tension exacte nécessaire à l'appareil, ce qui peut potentiellement accélérer la charge et réduire la production de chaleur. De plus, grâce à la norme USB PD 3.0, il peut fournir davantage d'informations sur l'appareil en charge.