有線傳輸的「帶電力」競賽

作者\陸向陽

近年來,有線傳輸愈來愈重視「電力隨攜」能力,此趨勢來自多項因素,一是無線傳輸愈來愈普及,有線傳輸若想保有使用價值,傳輸資料同時兼帶電能為最直接的方式。二是終端用戶日益講究電子產品的視覺簡潔舒適度及使用便利性,只要一條線路就能兼顧傳輸與供電,最理想不過。三是行動裝置日益普及,但電池經常用盡,因此需要盡可能有充電的機會,如手機用的MHL、MyDP等視訊輸出,在從手機輸出顯示畫面的同時,也接受外界給予的供電,以便輸出能持續,同時給手機充電。

小電量使用的插座標準因USB而漸統一
小電量使用的插座標準因USB而漸統一

USB供電能力不斷提升

基於上述原因,諸多有線傳輸介面均努力提升電力傳輸力,如USB,最初僅500mA、2.5W電能,但隨著用USB埠充電需求不斷提升,2007年3月提出充電專用的規格,稱為Battery Charging 1.0(USB BC),電壓維持不變(5V),但電流增至1.8A,缺點是USB埠只能充當充電插頭,不能傳輸資訊。

2008年11月USB 3.0版敲定,一樣5V電壓,電流增至900mA,即增至4.5W,但傳輸電力時也可傳輸資訊,2010年10月電池充電規格改版至1.2,電流自1.8A降至1.5A,但可兼顧資訊傳輸。

而近期提倡的USB PD(Power Delivery),將攜帶電能增至10W、18W、36W、60W、100W等5級(除原有5V外,再新增12V、20V電壓),USB 3.1的最高極速10Gbps,但同時僅能攜帶60W電能,尚無法至100W,而USB PD可相容過去USB BC 1.2。

Ethernet也來插一腳

不僅USB,Ethernet也在增強電力傳輸,在PoE(Power over Ethernet)標準IEEE 802.3af未定案前,網通設備業者(如Cisco、3Com)早就偷跑,在乙太網路線上提供電能,而af標準確立後,供電端最高輸出15.4W電能,接收端最高接收12.95W電能,為何有電能落差?因為乙太網路線允許50m、100m等長度傳輸,與USB的2m、5m傳輸遠,傳輸過程中電能會衰減。

更之後PoE+標準(IEEE 802.3at)定案,供電最高增至34.2W,受電最高至25.5W,但即便如此業者仍不滿意,仍期望提供比產業標準更高的供電力,如Cisco提出UPoE(Universal PoE),供電增至60W,受電至51W。或如Linear Technology提出LTPoE++,供電增至125W,受電至90W。

電池持續增強的結果,許多週邊不再需要傳統電力,USB若增至60W,可以給筆電充電、給印表機供電,至100W則可給顯示器供電。而PoE/PoE+也讓IP電話、IP攝影機、無線熱點、視訊會議設備等直接供電,PoE標準事實上最初幾乎是為企業大量裝設IP電話而訂立。

其他供電方案

類似的,MHL因使用Micro-USB介面,傳輸電能僅4.5W,但為了加速給手機供電、充電,MHL 3.0也增至10W,此將壓力轉給直接競爭規格MyDP(也稱SlimPort),MyDP可供電2.5W,但也有增至7.5W、15W的構想,以便超越MHL。

另外eSATA外接硬碟介面也早於2008年導入供電標準,稱為eSATAp(p=Power),此加入了5V、12V供電,以便與USB抗衡。此外Thunderbolt(簡稱TBT)也加入供電能力,初期訂為近10W(18V、550mA)。

比較尷尬的是HDMI,幾乎沒有帶電力能力,而HDMI為了因應DisplayPort(簡稱DP)的競爭,而積極加入Ethernet傳輸,以強化其高速的雙向資訊傳輸力,但似乎無餘力顧及電力傳輸。

相對的,DP後續的實體傳輸線路、連接器等,極高可能性與TBT融合,未來TBT線路與DP線路不分,如此DP即立即擁有10W供電。進一步的,若TBT光纖化的成本、進度加快,因不用顧慮電磁干擾,則供電方面也可望大幅提升,不過HDMI目前也在考慮光纖化的新標準。

充電標準因USB而漸統一

更重要的是,USB、Ethernet等供電,正逐漸改變全球的供電面貌,過往各國採行不同的電力電壓、頻率、接頭,電氣產品進口經常要修改電源配接器,而後桌機、筆電類經常跨國調度銷售的產品,則改成高寬容性的電壓、頻率設計(但也因此產生設計取捨、犧牲),且一般人出國經常要帶萬用轉接頭。

而USB供電的出現,正逐漸統一小電量使用的插座標準,現在捷運的充電站已可看到既有傳統電源插座,也有直接提供USB供電插座。加上發電趨勢逐漸從大型集中發展轉向局部、在地發電,太陽能發電為直流,直流不適合長程運送,就地使用較合適,如此太陽能發電後直通直流蓄電池與USB插座(也是直流)而後使用,估是未來必行趨勢。


關鍵字: USB   MHL   Ethernet   HDMI