USB PD3.1新规格即将上线，充电器要用什么电容支持48V输出 2000年

2000年， USB2.0发布，伴随发布的还有5V充电规范，凭借着优秀的通用性，这个接口首先在电脑上得到大规模普及，电脑外设得到飞速发展。

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2007年， USB-IF推出了microUSB接口，将5V充电带入了更多数码设备，如mp3、mp4、手机等，这时输出端电容采用6.3V-10V即可满足需求。

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2014年，高通推出了QC2.0快充，将手机带入了9V快充时代，标志着手机充电器固态电容全面进入16V时代，加速了固态电容在快充中的全面应用。

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2017年，苹果推出了16寸的MacBookPro ，随之标配了一个87W快充，这个快充支持20V输出，也标志着25V固态电容在快充中的批量应用。

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2021年， USB-IF发布了最新USBPD3.1快充标准， USB-C接口电压上限从20V新增了28V、36V、48V等多个档位；输出端电容器需要35-100V才能满足设计需求。
下面一张图回顾输出滤波电容历史和选型表。

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21年间，充电器输出端电容器耐压从6.3V暴涨到100V ，足足提升了15倍。那么USBPD3.1快充标准发布，将给电容行业带来哪些机遇和挑战？

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USBPD3.0凭借着强大的兼容性，多电压输出的优势，出货量非常大，目前已经占据了市场的绝大多数份额。新技术比如第三代半导体，新工艺例如平面变压器及更新的散热材料也都第一时间应用在充电器上，很多曾经是使用专用充电器的设备，也开始使用PD充电器供电。

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但USBPD3.0最大20V5A100W的输出，已经不能满足高性能计算设备和大功率快充的供电了，所以USBIF推出了USBPD3.1标准，支持48V5A ， 240W输出，可承载更高的功率，扩展更多的使用场合。

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USBPD3.1标准，功率的提升和体积的要求，对电源中最重要的被动元件，电容带来了全新的要求。电容在充电器中起到滤波的作用，充电器的可靠性、输出质量以及寿命与电容的质量息息相关。根据市场的发展趋势， USBPD3.1也会走小体积高密度路线，这意味着对电容的要求还会提高。
初级PFC升压滤波电容
首先是开关电源要通过高频率来做到小体积，还要使用PFC电路来减小初级电解电容的体积。假设不使用PFC电路，考虑到宽电压范围输入，对于USBPD3.1的最大240W输出功率来说，初级电容可能需要470μF到500μF的容量。大容量电容巨大的体积这对于便携式电源是几乎不可实现的。

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图为日化450V390μF电解电容，直径为30mm 。其在一款550W的服务器电源中应用，若在未使用PFC的宽压输入电源使用时，只能支持200W的输出功率。
好在PFC对于大功率电源是强制要求加入的， PFC的加入首先可以实现功率因数校正的一个效果，减小充电器初级开关对电网的干扰，另外还有一个优点就是可以显著的减少初级电容的容量。
因为PFC为升压电路，通常不使用PFC的话，初级电容上电压为310V左右，使用PFC以后，电压可达到390V ，可降低电容容量需求，从2μF/W减小到1μF/W或更小，既从500μF的容量下降到200μF ，从而大幅减小体积。