最新的USB Power Delivery(USB PD)规格与扩展功率范围(EPR)模式支持从USB Type-C(USB-C)源到接收设备提供高达240 W的电力。现在能够在5 V到48 V的不同电压水平和高达5 A的电流水平下传输电力。因此，方便、灵活且坚固的USB电源可以超越传统的PC和移动应用，满足比以往USB版本更多的高功率设备需求。此外，强制使用USB-C电源和充电的要求也显著降低了每位用户的电源适配器数量，从而减少了电子废物，带来了明显的环保和实际利益。

　　灵活可翻转的连接

　　另一项技术成就是USB-C连接器本身。最先进的版本设计用于通过单根USB-C电缆处理高达240 W的高功率，并通常用于支持USB PD特性的重要高功率应用。一个显著的优势是，USB-C电缆无方向性，支持可翻转连接。

　　此外，还可以实现双向电源传输选项。这是通过配置USB-C连接器的CC1和CC2引脚来完成的，这些引脚确定连接设备的角色——即下游面端口为源电源角色，上游面端口为接收角色，双角色端口则同时支持源和接收角色。CC引脚还负责处理源与接收之间的电力传输合同谈判数据。

　　另外，还有四个VBUS引脚用于电力传输，以及四个接地引脚。正确的接地对于提供高功率和在高数据速率下保持信号完整性至关重要。USB 3.1数据传输有四对差分对，以及两对传统的D+/D–数据引脚。

　　USB的发展

　　在首次发布时，USB PD规格显著提升了USB的电力传输能力，将基础的5 V电压级别提高到20 V。在最高允许的5 A电流水平下，最大功率水平扩展至100 W，为更大外设供电(如显示器和扩展坞)提供了更广泛的可能性。

　　除了标准的5 V、9 V、15 V和20 V固定电压级别外，USB PD 3.0还引入了可编程电源模式。该模式通过非标准电压(以20 mV为步进)和电流(以50 mA为步进)进行协商。此特性可用于实现高效充电，补偿可能的电缆损耗，或提供精确的电压水平以供给接收端。

　　最新的USB PD 3.1/3.2规格支持EPR模式和240 W的最大功率。相关图表显示了传统USB标准和最新USB PD规格的适用电压和功率范围。增强的功率范围进一步拓展了为不同类型设备供电的机会，如医疗设备、工业设备、监控系统、LED照明以及咖啡机和搅拌机等小家电。此外，电动自行车、电动工具和无人机等设备，使用的电池容量远大于智能手机电池，现在也可以在可行的时间内充电并迅速恢复使用。

　　市场趋势

　　USB-C和USB PD技术最初在笔记本电脑和手机等消费类应用中广泛采用。在下一阶段，汽车制造商发现USB PD在车内应用中具有优势。目前，我们看到电动出行、嵌入式和工业应用的显著增长。这种广泛接受源于自然市场力量，因为日益激烈的竞争促使电子设备制造商不断创新。

　　与此相对，另一个显著驱动因素来自国家法规。全球的技术社区和地方当局意识到USB在通过标准化电源适配器和充电器来减少电子废物方面的潜力。根据欧盟的共同充电器指令2022/2380，自2024年底起，USB-C连接器和USB PD规格的使用将是欧盟许多便携应用的强制要求。在美国、中国、印度和其他地区也在进行类似讨论。

　　总之，实施USB-C和USB PD作为电源，不仅使电子产品在许多实际应用中因成本、灵活性、互操作性和可用性变得更具竞争力，而且也促进了生态创新，并确保未来的设计能够遵守即将出台的国家法规。

　　接收和源参考设计

　　根据最新趋势和国家要求，Arrow与Infineon合作创建了REF_ARIF240WS3参考设计，以支持240-W USB PD 3.1接收应用。该参考设计集成了USB PD 3.1的主要功能特性，以实现240 W的电力，从而缩短上市时间，最大限度地减少投资时间和资金，提供完全功能、经过测试并可供客户使用的解决方案。

　　REF_ARIF240WS3使用Infineon的EZ-PD PMG1-S3高压微控制器，旨在用于高功率USB应用。该参考设计将Infineon的EZ-PD PMG1系列高压微控制器的现有功率接收能力从140 W扩展至240 W。它采用经过验证的USB PD 3.1 EPR软件堆栈，支持高达48 V、5 A的电力接收，这是最新USB PD标准能够实现的最高水平。该参考设计板集成了电机驱动功能和CAPSENSE，附带电路原理图和软件代码示例，便于使用。

　　配备REF_ARIF240WS3接收设计的还有Infineon的REF_XDPS2222_240W1，提供对应的240 W USB PD 3.1源参考设计。这是一款高效的USB PD 3.1参考设计，采用Infineon的XDP数字电源XDPS2222 PFC + 混合反激(HFB)组合IC构建。它具有紧凑的外形，功率密度达到25 W/in³，这得益于Infineon的CoolGaN技术。

　　通过PFC和HFB控制器之间的内部握手选项，以及自适应总线电压设置功能，XDP XDPS2222支持广泛的输出电压，从5 V到48 V，以符合USB PD EPR规格。该参考设计在高端和低端GaN器件中以HFB零电压开关模式工作，并通过快速响应的HFB峰值电流控制以及协调的PFC和HFB操作确保高效率。它还具有轻载下的脉冲跳过功能、自动PFC启用/禁用控制和自我调整的PFC总线电压水平。

　　USB PD规格满足对电源需求高的USB外设、智能手机快速充电及更多应用的需求。现在，个人电动出行设备，包括电动自行车和电动滑板车、无人机、移动机器人、3D打印机、专业音视频设备、电动工具、医疗设备、家用电器和家庭娱乐设备，都能享受到便捷的USB电源。

　　通过提供接收和源参考设计，设计师可以缩短上市时间，迅速构建符合有效USB规格认证的USB PD设备。这两种参考设计可根据需求提供。此外，Arrow还提供一系列技术支持服务，包括电路原理图定制和PCB修改，帮助客户最大化设计潜力并缩短上市时间。

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