So funktioniert USB-C-Laden: Power Delivery, PPS und EPR erklärt

Jede USB-C-Verbindung beginnt mit einem bescheidenen Standardwert von 5 V, mit einer Stromstärke, die vom Anschlusstyp abhängt, typischerweise etwa 0,5 bis 0,9 A bei einem einfachen USB-Datenanschluss und bis zu 1,5 A bei einem dedizierten Ladeanschluss ohne weitere Aushandlung. Diese Grundstufe existiert, damit jedes USB-C-Gerät von jeder USB-C-Quelle, selbst einer sehr einfachen, zumindest eine sichere Menge an Strom beziehen kann, bevor irgendetwas Fortgeschritteneres ausgehandelt wird.

Für stromsparendes Zubehör wie Ohrhörer oder kleine Peripheriegeräte reicht diese Standardstufe oft bereits aus. Bei Smartphones, Tablets und Laptops ist sie nur ein Ausgangspunkt, und beide Seiten gehen schnell zu einer schnelleren Aushandlung über, sofern sie eine unterstützen.

Programmable Power Supply, oder PPS, ist eine Ergänzung zu Power Delivery, die es erlaubt, die Spannung in sehr kleinen Schritten anzupassen, typischerweise in 20-Millivolt-Stufen, statt zwischen einer Handvoll fester Stufen zu springen. Ein Gerät kann in einem bestimmten Moment genau die gewünschte Spannung anfordern, was die durch Spannungswandlung im Gerät selbst entstehende Wärme verringert und effizienteres, oft schnelleres Laden bei dafür ausgelegten Geräten ermöglicht. Viele neuere Smartphones, die besonders schnelles Laden über USB-C bewerben, setzen dafür auf PPS, das neben den Standard-PD-Stufen und nicht anstelle von ihnen wirkt.

USB-C-Kabel sind für eine maximale Stromstärke ausgelegt, meist entweder 3 A oder 5 A. Ein 3-A-Kabel kann ohne EPR bis zu 60 W bei 20 V tragen, was Smartphones, Tablets und viele kleinere Laptops abdeckt. Ein 5-A-Kabel, benötigt für den höheren Bereich von Standard-PD und für jedes EPR-Laden oberhalb der Grundstufen, muss einen kleinen Identifikationschip enthalten, bekannt als E-Marker, der Ladegerät und Gerät mitteilt, was das Kabel sicher tragen kann.

Ein Kabel ohne E-Marker wird automatisch als einfaches Kabel behandelt und auf niedrigere Stromstärke begrenzt, unabhängig davon, wie dick es aussieht oder was die Verpackung verspricht, da sich Ladegerät und Gerät auf die vom E-Marker gemeldete Einstufung verlassen, statt vom Aussehen des Kabels auf seine Fähigkeiten zu schließen. Das ist einer der häufigsten und am wenigsten sichtbaren Gründe, warum ein scheinbar leistungsfähiges Setup am Ende langsamer lädt als erwartet.

Bevor sich Power Delivery weit verbreitete, nutzten mehrere Hersteller eigene, proprietäre Schnelllademethoden über den älteren USB-Type-A-Anschluss und sogar über Micro-USB, lose basierend auf einer einfacheren Spezifikation namens Battery Charging 1.2. Quick Charge ist das bekannteste Beispiel dieser früheren Methoden und funktionierte, indem die Spannung auf einer normalen USB-Verbindung über die üblichen 5 V hinaus angehoben wurde, ohne die strukturierte, zweiseitige Aushandlung, die Power Delivery später einführte.

Diese älteren Methoden benötigten meist ein zueinander passendes Ladegerät und Gerät aus kompatiblen Familien, um ihre höheren Geschwindigkeiten zu erreichen, und die Kombination eines älteren schnellladefähigen Smartphones mit einem nicht zugehörigen Schnellladegerät erreichte oft nur normales, langsameres Laden. USB-C und Power Delivery wurden teilweise entworfen, um diesen Flickenteppich durch eine einzige, offen dokumentierte Aushandlung zu ersetzen, die jedes konforme Ladegerät und Gerät unabhängig vom Hersteller gemeinsam nutzen kann, weshalb die meisten aktuellen Geräte zu USB-C Power Delivery als primärer Schnelllademethode gewechselt sind.

USB-C-Laden basiert auf ständiger Aushandlung statt auf einer festen, blind vorgegebenen Leistungsstufe, was selbst eine Sicherheitsfunktion ist, da ein Gerät immer nur so viel Leistung anfordert, wie es tatsächlich braucht und verkraftet. Ein gut verarbeitetes Kabel und ein Ladegerät von einem vertrauenswürdigen Anbieter zu nutzen, sichtbar beschädigte Kabel oder Ladegeräte zu meiden und ungewöhnlich heiß werdende Ausrüstung vom Netz zu nehmen, sind sinnvolle Vorsichtsmaßnahmen, unabhängig von der jeweiligen Leistungsstufe.

Mehrteilige USB-C-Ladegeräte finden sich zunehmend auf Schreibtischen und in Taschen und lassen Smartphone, Tablet und Laptop sich ein einziges Ladegerät teilen, statt jeweils ein eigenes zu benötigen. Wie unser Laderatgeber beschreibt, geben solche Ladegeräte entweder jedem Anschluss eine feste Höchstleistung oder teilen ein gesamtes Leistungsbudget dynamisch auf die gerade aktiven Anschlüsse auf, und die beiden Ansätze verhalten sich unterschiedlich, sobald mehr als ein Gerät gleichzeitig eingesteckt ist.

Laden ein Laptop und ein Smartphone gleichzeitig am selben mehrteiligen Ladegerät und wirkt der Laptop langsamer als erwartet, lohnt sich als erster Schritt die Prüfung, ob das Ladegerät den Anschluss des Laptops reduziert, sobald auch das Smartphone aktiv ist, denn dieses geteilte Leistungsbudget ist normal und dokumentiert, kein Defekt an einem der beiden Geräte.

Kann ein Ladegerät mit hoher Wattzahl ein Gerät beschädigen, das weniger Leistung braucht?

Nein. Das Gerät fordert bei der Aushandlung nur die Leistungsstufe an, die es braucht, sodass ein Ladegerät mit höherer Wattzahl als nötig in der Regel unbedenklich ist, und die zusätzliche Kapazität bleibt einfach ungenutzt.

Brauche ich für schnelles Laden ein besonderes Kabel?

Für Leistungsstufen oberhalb dessen, was ein einfaches 3-A-Kabel liefert, ja. Um den oberen Bereich von Standard-PD oder eine EPR-Leistungsstufe zu erreichen, ist ein für 5 A ausgelegtes Kabel mit E-Marker-Chip nötig.

Was ist der Unterschied zwischen PD und PPS?

PD definiert eine Reihe fester Spannungs- und Stromkombinationen, die ein Ladegerät anbieten kann. PPS ist eine Ergänzung, die innerhalb dieses Rahmens eine feinere, stufenlos einstellbare Spannungssteuerung erlaubt, häufig genutzt für besonders schnelles Smartphone-Laden.

Warum lädt mein Laptop über einen Monitor oder ein Dock langsam?

Das eigene Netzteil des Monitors oder Docks legt die maximale Wattzahl fest, die es an einen angeschlossenen Laptop weitergeben kann, und dieser Wert kann niedriger liegen als beim Original-Ladegerät des Laptops, eine normale Einschränkung und kein Defekt.

Ist Laden mit 240 W schon verbreitet?

Nicht bei den meisten Alltagsgeräten. Es betrifft vor allem eine kleinere Zahl leistungsstarker Laptops, Docking-Stationen und ähnlicher Ausrüstung, da die überwiegende Mehrheit von Smartphones, Tablets und Standardlaptops deutlich unter 100 W benötigt.

Entscheidet das Ladegerät oder das Gerät über die Ladegeschwindigkeit?

Keines von beiden allein. Die endgültige Geschwindigkeit ergibt sich aus einer gemeinsamen Aushandlung zwischen Ladegerät, Kabel und Gerät, und das langsamste oder am stärksten begrenzte Glied dieser Kette setzt die Obergrenze für die gesamte Verbindung, welches der drei es auch ist.