USB電力傳輸效益Q&A

USB是一種也可以用來供應電源的資料介面，在此之前，它只能供應有限的電力，不過最新的USB電力傳輸(USB Power Delivery; UPD)規範已能供應最大100瓦電力，這個新協定也承諾縮短電池充電時間，以及減少用來連接不同裝置所需的連接線數量。Microchip全新發表UPD100X系列USB電力傳輸控制器，透過與Microchip USB和網路部門資深產品行銷經理Ken Nagai的訪談帶您深入了解此一新產品系列。

Q: 可否談談關於Microchip最近剛發表UPD控制器新產品的產品概念?

A: 我們發表以業界標準協定為基礎的UPD100X系列USB電力傳輸控制器。在此之前，若要增加一個單一埠的電流和功率，需要專屬技術來完成，而UPD確實是朝高功率業界標準協定邁進的第一步，能提供更快速的電池充電時間。隨著行動裝置在市場上大量普及，大容量電池以及充電時間的縮短，已成為變壓器很重要的需求，而UPD的另一個優點在於減少連接線。如果你家裡有一台桌上型電腦，還有監視器、硬碟機和各式各樣的週邊裝置，透過電力分享方式進行傳輸將可減少連接線數量。我們的方案具備高度的配置能力和彈性。

Q: 可否多談談電力輸送？它的最新協定與之前Battery Charging基準有何差別？

A: 電力傳輸實際上是一種電池充電協定和電力分享協定的業界標準，它由USB-IF標準組織負責規範。UPD實質上提升了一個單一埠的功率輸出。USB 2.0從一個單一埠利用非常標準的5V電壓供給0.5A電流，USB 3.0提升到5V電壓供給0.9A電流，而另一項稱為Battery Charging(BC) 1.2的標準則將充電電流提高到1.5A。而UPD的不同之處就是將充電電流提高到5A，且不侷限於5V電壓；你可以將電壓增加到20V。這代表顯著的電力提升，UPD以20V和5A提供高達100瓦電力，相當於一個單一USB 2.0埠的40倍電力。對許多客戶而言，這是相當具吸引力的。

Q: UPD能為我們做什麼、帶來什麼樣的好處？UPD是邁向全球通用充電的第一步嗎？

A: UPD訴求的是單一連接線組態，對筆記型電腦而言，UPD的優點在於不需要為了電源供應或資料傳輸而將很多條連接線插在筆記型電腦上。換句話說，你可以透過USB電力傳輸線存取資料、執行USB資料傳輸，不僅是送電，甚至能分享高度電力給其他裝置。行動裝置而言，充電時間非常重要，從一個單一連接線基座盡可能快速的充電，並透過該USB線傳輸電力和資料。也可以將充電器插在平板電腦上，同時透過大螢幕觀看視訊。除此之外還有許多使用上的彈性。在顯示器方面，增加UPD後便能提升整體環境，為整個電腦週邊設備供電。UPD除了減少雜亂的連接線，更提升了顯示器的價值。

Q: 您可以多跟我們分享一些Microchip在UPD產品系列的計畫嗎？

A: Microchip發表UPD100X系列產品，特別是UPD1001。UPD1001是一個供電端(provider)。所謂UPD供電端是指傳輸電力給系統，通常是AC變壓器或是電池充電。此外，我們還有另一款UPD電力輸送系統終端UPD1002，它能同時扮演供電端和受電端的角色。供電端？受電端包括監視器、筆記型電腦以及幾乎任何接受電力的裝置。某些情形下，這些系統也可以傳輸電力，特別是在行動裝置方面，例如，平板電腦也可以傳輸電力以提供照明或執行其他獨特工作。

我們已開始供應UPD1001樣本，而UPD1002非常接近進樣階段(預定2014年第三季供應樣本)。我們並非停滯在這二種接頭型式，Type C接頭已在開發中，有一種新的電力傳輸體系將直接運用於Type C接頭。我們將繼續致力執行我們的產品計畫和發展藍圖，朝開發一個支援Type C接頭的新UPD方案邁進。

Q: 您可否針對不同形式的接頭來多做說明？

A: Type A和Type B是我們今天在許多筆記型電腦或印表機常見的USB接頭，亦即市場上的標準USB接頭。現在有一種新的接頭即將出現，USB-IF委員會稱其為Type C。Type C允許更薄更時尚的產品設計，提高易用性且能更輕易插入。使用者將不再需要擔心連接線的方向和方位，可以以一個方向連接，或者翻轉過來用相反方向接續。Type C在偵測USB連接線後就可以開始傳輸電力，或者為其所協商的任何協定供電。標準組織正朝新型接頭發展，未來將出現支援新型接頭的新電力傳輸體系， Microchip致力於提供USB電力輸送解決方案給現有以及新型接頭。

Q: UPD適用於那些種類的應用呢？

A: 筆記型電腦、行動裝置、基座、汽車、車用音響、工業電腦、掌上型工業裝置等，還有其他同樣尋求以極創新方式傳輸電力的消費性電子產品。許多客戶和應用開發者對這項UPD技術很感興趣，例如，消費者基於我們以上談論的理由，包括更快速電池充電、減少雜亂的連接線、分享電力等，正在尋求這類UPD技術。汽車應用方面有音響接線盒和充電器等。一旦行動裝置開始使用這些USB裝置，汽車製造商也將希望在他們的產品內部署USB電力傳輸。當你帶著平板電腦或智慧型電話開車上路，你可以插上裝置以接收最佳的充電電流並享有快速充電時間。工業應用也是如此，除了平板電腦或掌上型掃描器等行動裝置，還包括一些終端設備。由於可以提供高達100瓦電力，市場上也希望利用它在工業系統分享電力。

Q: 某些貴公司的競爭者也開始推出UPD解決方案，Microchip為客戶提供的解決方案內容為何？

A: UPD100X的策略是要為客戶提供一個獨立的USB電力傳輸方案。我們不希望仰賴很多處理器和外部微控制器來執行很多控制，於是我們整合了一個微控制器、一次可程式記憶體以及傳輸介面和偵測。此外，我們設計了一個外部SPI ROM以滿足客戶希望擁有外部記憶體效益的需求。由於提供高達100瓦電力，我們必須注重安全功能，電流與電壓監測是極關鍵重要的。

Q: UPD是一個客戶需要的完整且立即可用的解決方案嗎？

A: 是的。我們的策略就是讓我們的客戶了解他們的系統，例如，他們知道如何製造AC變壓器以及如何從變壓器傳輸電力。USB電力傳輸是一項新技術，而我們提供的是一個獨立型的產品，客戶可以直接將UPD增加到他們的系統。由於我們在產品內處理了許多協定管理問題，使它成為一即時可用的方案，非常容易整合到客戶的系統，也更容易被客戶所採納。

Q: 電池該如何從UPD充電？而電力又是如何在裝置間分享與流動？

A: 相較於今日市場上的標準USB，電流增加的情況下，充電時間將顯著縮短。除了行動裝置與智慧型電話製造商，筆記型電腦製造商希望可以更快速的為電腦裡的多核心(multi-cell)電池充電。若不是採用UPD，則必須使用不同的連接線和變壓器以連接不同的裝置，這也是許多客戶對於較高電壓與高電流方案感興趣的原因。

UPD可以讓你擺脫變壓器和連接線，同時，所有裝置都能分享100瓦電力。只要系統具備電力傳輸功能，UPD也可以不使用交流電源。這意謂著筆記型電腦和平板電腦都可以當成供電端，當你的電話電力不足時，你可以將它插在筆記型電腦上充電而無需變壓器。

Q: 稍早您提到產品的可組態性與彈性，可否對此詳盡說明？

A: USB-IF定義了五種標準電力傳輸組態規格，這意謂著不論Microchip或其他競爭廠商都必須符合這五種有關特定電流、電壓與電力組合的標準規範。標準規範組態包括5V、12V和20V，而有些客戶希望介於其間的電壓。再者，有些製造商可能需要94V或16V。為滿足多方需求，我們的做法是增加25種組態，讓客戶有更多選擇能優化他們的系統。

我們的元件提供很簡單的組態設定，只需要使用非常小、簡單且低成本的電阻？電容組合，即可從外部的二個組態接腳進行設定，還提供廣泛的組態彈性。許多客戶需要一個外部ROM，而我們提供整合的quad-banks一次可程式記憶體，無須仰賴任何外部記憶體元件便可支援系統組態。
(本文作者為DIGITIMES DOTCOM編輯Rodney Chan。原為英文採訪，上刊於DIGITIMES英文網 [Wednesday 4 June 20140] )。