USB Power Delivery: Was Ihr über USB‑PD wissen müsst

USB Power Delivery (USB‑PD) ist ein fortgeschrittener Schnellladestandard, der unterschiedliche Leistungsanforderungen über eine USB‑Verbindung abdeckt. Der ursprüngliche USB‑Standard hat bereits Ende der 1990er Jahre die Verbindung von Geräten zum Computer grundlegend verändert.

Von 5 Volt Fixspannung zu intelligenter Leistungsregelung

Vor USB gab es zahlreiche serielle und parallele Anschlüsse sowie proprietäre Lösungen. Mit USB kam eine feste Spannungsversorgung von 5 Volt für Peripheriegeräte, an der sich Hersteller:innen orientieren konnten. Im Laufe der Zeit wanderten jedoch immer mehr Geräte, die ursprünglich über Hohlstecker mit Gleichspannung geladen wurden, auf USB um und benötigten mehr Leistung oder setzten auf proprietäre Protokolle. Hier setzt USB Power Delivery an. Die erste Version von USB‑PD war noch für ältere USB‑A‑Geräte gedacht, erst mit USB‑PD 2.0 wurde USB‑C zur dominierenden Schnittstelle.

Der zentrale Vorteil von USB‑C‑PD ist die „intelligente“ Aushandlung der Leistung. Gerät und Netzteil kommunizieren miteinander und legen ohne Euer Zutun die passende Leistungsaufnahme fest. Die USB‑C‑PD‑Spezifikation wurde über die Jahre weiterentwickelt, aktuell sind wir bei USB‑PD 3.2, das neue Bezeichnungen und Begriffe eingeführt hat. Die Spezifikation definiert Kommunikationsstandards, über die ein Gerät seine Leistungsfähigkeit melden kann. Die jüngste Version dieses Protokolls, der Power Supply Block (PSB), war 2021 PSB‑P3.1 und ist abwärtskompatibel zu früheren Versionen.

Durch diese Spezifikation könnt Ihr etwa ein Smartphone mit 18 Watt und ein Lenovo X390 mit 65 Watt am gleichen USB‑PD‑Netzteil laden, ohne mehrere Ladegeräte mitnehmen zu müssen. Selbst Apple‑Geräte mit lange proprietären Steckern wechseln aufgrund von EU‑Vorgaben nach und nach zu USB‑C.

Überblick: Versionen und Leistungsdaten von USB‑PD

Die Entwicklung von USB‑PD verlief in mehreren Stufen:

• USB‑PD 1.0 (2012): maximal 60 Watt, für Stecker Typ A, B und Micro‑B. Fünf feste Leistungsprofile, ein Profil für 5 Volt sowie je zwei für 12 und 20 Volt, jeweils für unterschiedliche Gerätetypen gedacht. Damals luden Smartphones typischerweise mit 10 bis 15 Watt, Kopfhörer, Schreibtischzubehör und portable Festplatten nutzten rund 10 Watt. Höherwertige Geräte wie Hubs oder externe Grafiklösungen konnten mit dem passenden Kabel betrieben werden. Viele heute noch erhältliche USB‑PD‑1.0‑Netzteile versorgen USB‑A‑Geräte mit höherem Leistungsbedarf, etwa Smartphones oder USB‑Lötkolben.
• USB‑PD 2.0 (2014): Einführung von USB‑C in den PD‑Standard und Erweiterung durch Power Data Objects (PDO). Diese ergänzen zusätzliche 9‑ und 12‑Volt‑Optionen mit 1,67 bis 3 Ampere (bis 27 Watt) für 9 Volt sowie 1,8 bis 3 Ampere oder 2,25 bis 3 Ampere für 15 Volt. Bei 20 Volt können Geräte bis zu 5 Ampere aushandeln, also insgesamt 100 Watt. USB‑PD 2.0 prägte den Markt stark, vor allem durch USB‑C. Viele USB‑C‑Laptops, Powerbanks und Hubs nutzen diese Version, wodurch zahlreiche Hersteller ihre proprietären Netzteile zugunsten von USB‑C aufgegeben haben. Beispiele sind Nintendos Switch, Ultrabooks und Chromebooks.
• USB‑PD 3.0 (2015): Einführung der Programmierbaren Spannungsversorgung (PPS, Programmable Power Supply) mit Spannungen von 3,3 bis 21 Volt bei 3 Ampere. USB‑PD 3.0 ermöglicht eine feinere Aushandlung von Spannung und Strom, sodass Geräte schneller und kühler laden können. Die Grenze bleibt bei 100 Watt, PPS setzt aber auf Effizienz statt reine Leistung. USB‑PD 3.0 ist in vielen Spitzen‑Smartphones verbreitet, weil es flexible Laderaten unterstützt, die Akkulaufzeit verbessert und die Wärmeentwicklung reduziert. Aufgrund des großen Spannungsbereichs hat es sich in den letzten zehn Jahren als Quasi‑Standard für Ladegeräte etabliert.
• USB‑PD 3.1 (2021): Einführung des Erweiterten Leistungsbereichs (EPR, Extended Power Range) mit drei neuen festen Spannungen: 28, 36 und 48 Volt. Die maximale Ausgangsleistung steigt bei Verwendung eines EPR‑Kabels auf 240 Watt. Die Einstellbare Spannungsversorgung (AVS, Adjustable Voltage Supply) ermöglicht diese 240 Watt, indem sie bis zu 48 Volt bei 5 Ampere bereitstellt. Typischerweise kommen hier GaN‑Netzteile (Galliumnitrid) zum Einsatz, die statt Silizium Halbleiter aus Galliumnitrid nutzen und dadurch kleiner, effizienter und besser gekühlt sind. Zu den Geräten, die USB‑PD 3.1 verwenden, zählen leistungsstarke Laptops wie Gaming‑ oder Workstation‑Modelle, etwa das Framework Laptop 16. USB‑PD 3.2 änderte keine elektrischen Spezifikationen, sondern passte lediglich die Bezeichnungen an die USB‑IF‑Markenführung an.

USB‑PD heute und in Zukunft

Der USB‑PD‑Standard entwickelt sich kontinuierlich weiter. Mit USB‑PD 3.1 steht Euch ein Anschluss zur Verfügung, der ausreichend Leistung für Gaming‑Laptops bietet und sogar Mini‑PCs oder Multi‑Monitor‑Setups versorgen kann. Eine künftige USB‑PC‑Spezifikation könnte eines Tages viele bisherige Stromanschlussprobleme lösen.

Via: https://www.tomshardware.com
Foto: Anker

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