Power Delivery (PD) und Quick Charge (QC) sind Schnellladestandards, die es einem Gerät ermöglichen, die erforderliche Spannung anzufordern, während das Ladegerät seine Ausgangsparameter entsprechend anpasst. Dadurch kann ein einzelner USB-Anschluss mehrere Spannungsstufen und natürlich auch unterschiedliche Stromstärken zum Laden bereitstellen.
Frühe USB-Versionen lieferten 5 V bei 0,5 A. In späteren Versionen wurde die Stromstärke auf 1 A und 2 A erhöht. Um jedoch bei 5 V eine höhere Leistung bereitzustellen, war ein höherer Strom erforderlich, was wiederum einen größeren Leiterquerschnitt und dickere Ladekabel notwendig machte. Natürlich wollte niemand Kabel verwenden, die so dick wie ein Finger sind.
Schnellladen löst dieses Problem, indem die Spannung statt der Stromstärke erhöht wird. Für 18 W bei 5 V werden 3,6 A benötigt, während bei 12 V nur 1,5 A erforderlich sind. Dadurch wird die Notwendigkeit verringert, den Leiterquerschnitt zu vergrößern. Während Smartphones in der Regel mit 5 V arbeiten, verwenden Laptops normalerweise 20–48 V zum Laden sowie Netzteile mit 65 W oder mehr.
Schnellladestandards
Power Delivery (PD) und Quick Charge (QC) unterscheiden sich hauptsächlich durch ihre Kommunikationsprotokolle. Power Delivery ist ein offener Standard, der vom USB Implementers Forum entwickelt wurde, während Quick Charge eine proprietäre Technologie von Qualcomm ist. Ab Quick Charge 4 wurde die Unterstützung für Power Delivery eingeführt, was die Kompatibilität zwischen beiden Standards erheblich verbesserte.
Zu Beginn der 2010er Jahre führten viele Hersteller ihre eigenen Schnellladetechnologien ein. Dazu gehörten MediaTek Pump Express, Samsung Adaptive Fast Charging, Oppo Super VOOC, Huawei SuperCharge, Anker PowerIQ, Google Fast Charging und Motorola TurboPower. Die meisten dieser Lösungen konnten sich jedoch nicht breit durchsetzen.
Im Laufe der Zeit entwickelte sich Power Delivery zum am weitesten verbreiteten Schnellladestandard und ist mit einer Vielzahl von Geräten kompatibel, darunter auch Produkte von Apple. Quick Charge wiederum gewann insbesondere bei Geräten mit Qualcomm-Prozessoren sowie bei Ladegeräten verschiedener Hersteller an Popularität. Durch die Unterstützung von Power Delivery wurde seine Vielseitigkeit deutlich erhöht.
So funktioniert das Laden
Sowohl Power Delivery als auch Quick Charge basieren auf der Kommunikation zwischen dem Gerät und der Stromquelle.
Wenn ein Gerät angeschlossen wird, wird vor der Bereitstellung der Ladespannung ein Steuersignal über die Signalleitungen übertragen – vereinfacht gesagt wird eine bestimmte Spannung angefordert. Das Ladegerät oder die Powerbank empfängt die Informationen über die erforderlichen Parameter und liefert anschließend die passende Spannung über die Stromleitungen.
Für diesen Prozess werden in der Regel USB-Type-C-Anschlüsse verwendet. Voll ausgestattete Kabel besitzen eine komplexe interne Struktur, die den Datenaustausch und die Aushandlung der Stromversorgung unterstützt. Allerdings sind nicht alle USB-Type-C-Kabel gleich. Um Kosten zu senken, werden viele Kabel vereinfacht aufgebaut, was die Ladegeschwindigkeit einschränken kann.
Unterstützte Spannungen für Power Delivery und Quick Charge
Schnellladen erhöht die Ausgangsleistung durch eine höhere Spannung bei gleichbleibender Gleichstromstärke. Die von den Standards unterstützten Spannungswerte sind unten aufgeführt.
| Spannung (V) | Stromstärke (A) | Leistung (W) | Kabeltyp |
|---|---|---|---|
| 5 V | 3,0 A | 15 W | Standard Power Range (SPR) |
| 9 V | 3,0 A | 27 W | Standard Power Range (SPR) |
| 15 V | 3,0 A | 45 W | Standard Power Range (SPR) |
| 20 V | 5,0 A | 100 W | Standard Power Range (SPR) |
| 28 V | 5,0 A | 140 W | Extended Power Range (EPR) |
| 36 V | 5,0 A | 180 W | Extended Power Range (EPR) |
| 48 V | 5,0 A | 240 W | Extended Power Range (EPR) |
Chinesische Hersteller haben den Bereich der unterstützten Spannungen erweitert und zusätzlich 12-V- und 24-V-Ausgänge integriert, die hauptsächlich für andere Zwecke als das Laden verwendet werden. Beispielsweise kann ein tragbares Ladegerät zur Stromversorgung eines Routers oder von Überwachungskameras eingesetzt werden. Einige tragbare Ladegeräte von Baseus unterstützen beispielsweise 12-V-Ausgänge. Solche Geräte verwenden häufig spezielle Kabel, etwa USB-C-zu-DC-Kabel, die mit integrierten Chips ausgestattet sind, um die erforderliche Ausgangsspannung zu bestimmen.
Standards für die Datenübertragung zwischen Ladegerät und Gerät
Für die Datenkommunikation zwischen Geräten gibt es zwei Standards: SRP und EPR.
SRP (Standard Power Range)
Dies ist der Basismodus. Die Kommunikation zwischen Gerät und Ladegerät erfolgt über die CC-Leitung. Das Gerät gibt die benötigte Spannung an, und das Ladegerät liefert diese als festen Wert. Die Parameter ändern sich während des Ladevorgangs nicht.
EPR (Extended Power Range)
Dies ist ein fortschrittlicherer Modus. Er verwendet zusätzlich die VCONN-Leitung, über die Gerät und Ladegerät kontinuierlich Daten austauschen können. Dadurch kann die Spannung während des Ladevorgangs mit hoher Präzision und in kleinen Schritten angepasst werden.
Dies dient in erster Linie dazu, die Lebensdauer des Akkus zu verlängern: Bis zu einem Ladezustand von 70 % nutzt das Gerät die maximale Leistung und reduziert diese schrittweise, je näher es der vollständigen Aufladung kommt.
Kabel, die für 100 W und insbesondere bis zu 240 W ausgelegt sind, müssen den EPR-Standard unterstützen. Sie tragen normalerweise eine entsprechende Kennzeichnung, auch wenn dies in der Praxis nicht immer der Fall ist.