USB-C wird universeller Ladestandard in der EU
22. März 2024
USB-C wird verpflichtender Ladestandard in der EU
Ende 2024 ist Schluss mit dem Wildwuchs an Ladegeräten bei elektronischen Kleingeräten. Die EU macht USB-C-Steckverbinder und den USB-Power-Delivery-Standard zur Pflicht.
Ab dem 28. Dezember 2024 müssen alle Mobiltelefone, Tablets und Kameras, die in der EU verkauft werden, einen USB-C-Ladeanschluss aufweisen. Ab Frühjahr 2026 gilt das auch für Laptops. Die EU möchte damit Elektroschrott reduzieren und Elektrogeräte nachhaltiger gestalten.
Das Europäische Parlament hatte dies bereits im Oktober 2022 als Ergänzung der Funkanlagenrichtlinie (Radio Equipment Directive) beschlossen und dann den Mitgliedsstaaten zur Umsetzung in nationales Recht weitergeleitet.
Alle Hersteller müssen ihre neuen Mobiltelefone, Tablets, Digitalkameras, Kopfhörer und Headsets, tragbaren Videospielkonsolen und Lautsprecher, E-Reader, Tastaturen, Mäuse, tragbaren Navigationssysteme, Kopfhörer und Laptops mit einer Leistungsaufnahme von bis zu 100 Watt, die mit einem Kabel aufgeladen werden können, künftig mit einem USB-C-Anschluss ausstatten.
So benötigen Verbraucherinnen und Verbraucher nicht jedes Mal auch gleich ein neues Ladegerät, wenn Sie ein neues mobiles Gerät erwerben. Dann nämlich reicht ein einziges Ladegerät für eine Vielzahl von kleinen und mittelgroßen tragbaren elektronischen Geräten.
Die Richtlinie schreibt nun auch ein gemeinsames Basisladeprotokoll für alle USB-C-Geräte vor.
Unbundling und mehr Auswahl
Die neue Bestimmung macht es auch unmöglich, das Netzteil des Ladegeräts zusammen mit dem Gerät zu verkaufen. So können die Verbraucher in voller Kenntnis der Sachlage entscheiden, ob es tatsächlich notwendig ist, mit einem neuen Gerät auch ein neues Ladegerät zu kaufen. Spezielle Etiketten sollen Auskunft über die Ladeeigenschaften neuer Geräte geben. So lässt sich leichter feststellen, ob vorhandene Ladegeräte mit ihnen kompatibel sind. Die EU-Bestimmung sorgt also dafür, dass die Ladegeräte häufiger wiederverwendet werden können und dürften dazu beitragen, bis zu 250 Millionen Euro pro Jahr an unnötigen Ladegeräten einzusparen. Weggeworfene und ungenutzte Ladegeräte verursachen in der EU jedes Jahr rund 11 000 Tonnen Elektroschrott.
Die Vorschriften gelten zwar nicht für Produkte, die vor dem Zeitpunkt der Anwendung auf den Markt gebracht worden sind. Dennoch hat mittlerweile auch Marktschwergewicht Apple bereits mit der Umstellung begonnen: Die iPhone-15-Generation sowie die zweite Generation der AirPods Pro sind bereits mit USB-C ausgestattet.
Der USB-C-Stecker und das USB-Power-Delivery-Kommunikationsprotokoll (USB-PD) erlauben schnelles Laden mit einer Leistung von bis zu 240 W und unterstützen gleichzeitig adaptives Laden. Das bedeutet, dass die Leistung an die Ladebedürfnisse eines bestimmten Geräts angepasst können und bei einer breiten Palette von Produkten zum Laden eingesetzt werden können. Moderne Schnellladegeräte liefern in der Regel eine Leistung von 15 W oder mehr.
Werfen wir einen genaueren Blick darauf, was die Verordnung für Hersteller bedeutet.
USB Power Delivery
Maßgeblich für USB Power Delivery ist die Spezifikation IEC 62680-1-2:2022 [2]. Vor dem Typ C hieß das ,,offizielle” USB Power Delivery ,,Batterieladen”. Zudem war dieses Protokoll vom jeweiligen Hersteller der Ladefunktion und des Akkus abhängig.
Mit dem Typ C hat sich dieser Batterieladevorgang zu einem dynamischen und rückwärtskompatiblen Power-Delivery-Standard entwickelt. Mit der Hinzufügung des CC-Pins beschreibt die USB-Spezifikation nun eine Chip-to-Chip-Kommunikationsschnittstelle zur Regelung der Stromversorgung getrennt von der eigentlichen Stromversorgungsschnittstelle. Die Standardisierung dieser Spezifikation soll System-OEMs, Stromversorgungs- und Peripheriegeräteentwicklern ausreichende Flexibilität für Produktvielfalt und Marktdifferenzierung bieten, ohne die Rückwärtskompatibilität zu beeinträchtigen.
Die sechste Ausgabe der Spezifikation stellt eine wichtige technische Überarbeitung dar. Sie fügt den erweiterten Leistungsbereich (Extended Power Range, EPR) hinzu, der von 100 W bis maximal 240 W reicht. Das ermöglicht die einstellbare Spannungsversorgung (AVS), die Spannungspegel zwischen 15 V und 48 V zulässt und ansteuert. Spannungspegel über 20 V waren bisher mit Typ C nicht möglich.
Die Spezifikation funktioniert jedoch nur, wenn alle Geräte und Kabel mit dem USB-Typ-C-Standard übereinstimmen. Einige auf dem Markt erhältliche USB-Typ-C-Kabel sind möglicherweise nicht ausreichend verdrahtet.
USB-C-Kabel und -Steckverbinder
Die IEC 62680-1-3:2022 definiert die USB-C-Buchsen, -Stecker und -Kabel [3]. Sie definiert die elektromechanischen Komponenten, die mit den bestehenden elektrischen und funktionalen Spezifikationen der USB-Schnittstelle kompatibel sind – einschließlich der USB-Power-Delivery-Schnittstelle. Diese Spezifikation umfasst folgende Aspekte, die für die Herstellung und Verwendung dieser neuen USB-Kabel/Stecker-Lösung erforderlich sind:
- USB-Type-C-Buchsen
- USB-Type-C-Stecker und -Kabelkonfektionen
- USB-Type-C zu bestehenden Kabelkonfektionen und Adaptern
- USB-Type-C-basierte Geräteerkennung und Schnittstellenkonfiguration, einschließlich Unterstützung für bestehende Verbindungen
- USB Power Delivery, optimiert für den USB-Type-C-Stecker
- Alternative Betriebsarten für den USB-Type-C-Stecker, wie HDMI- oder DisplayPort-Konfiguration
Diese Spezifikation umfasst eine Vielzahl mechanischer und elektrischer Definitionen und Leistungsanforderungen mit dem Ziel, die Interoperabilität zu fördern. IEC 62680-1-3:2022 ersetzt die vierte Fassung aus dem Jahr 2021 und stellt eine technische Überarbeitung dar. Der Hauptzweck der neuen Version besteht darin, den erweiterten Leistungsbereich (EPR) für Kabel zu ermöglichen.
Quelle: Würth Elektronik
USB-C-Steckverbinder von WE
Würth Elektronik bietet ein umfangreiches Portfolio an USB-Steckern der Typen A, AB, B und C. Für USB-C umfasst das Sortiment [4]:
- 24-polige USB-C THR- und Hybrid-THR/SMT-Stecker und -Buchsen mit vollem Funktionsumfang, darunter die meistverkaufte lange USB-C-Buchse, deren Leistung bis zu USB 3.2 Gen1x2 reicht
- NEUE 24-polige SMT-Buchsen mit vollem Funktionsumfang
- 16-polige USB-C SMT-Stecker und -Buchsen, zu einem günstigeren Preis und einfacher zu löten. Geeignet für Anwendungen, die nur eine USB 2.0-Datenrate und Typ-C-Stromversorgung erfordern
- NEUE 6-polige USB-C SMT-Buchse, die kostengünstigste Lösung nur für die Stromversorgung!
Neben den Steckverbindern umfasst das WE-Sortiment auch EMV-Filter, Komponenten für den ESD-Überspannungsschutz und für die AC/DC-zu-DC/DC-Wandlung für USB 3.1. Die speziell entwickelten Produkte sind im Würth Elektronik USB Type-C™ EMV-Dongle enthalten, um die EMV- und Surge-Konformität einer Anwendung schnell und einfach zu überprüfen. Die WE-Produkte werden in den USB Type-C™-Referenzdesigns führender IC-Hersteller empfohlen.
- USB-lizensierter und TID-gelisteter Type-C™-Stecker WR-COM
- 60 W und 100 W Vbus-Filter
- Impulsstabile SMD-Ferrite WE-MPSB für Hot-Plug-In
- Hocheffiziente vergossene Leistungsinduktoren WE-MAPI für Vbus-Filter
- Schnelle, rauscharme Datenübertragung mit WE-CNSW HF
- Geringe parasitäre Kapazität mit WE-TVS
