快速摘要：实际充电功率等于三个环节中的最小值：充电器、线缆和设备。65 W 充电器接普通线缆往往只能输出 60 W，因为没有 E-Marker 芯片的线缆被视为只能承受 3 A。把充电器和线缆成套购买不会提高功率，但能确保前两个环节的额定值一起公布并且相互匹配。
要点
- 充电是由三个环节组成的系统：电源、线缆、负载。最薄弱的一环决定结果。
- 导线既传输电能，也消耗电能。1 m 长的 28 AWG 导线在 3 A 下压降约 1.28 V；20 AWG 导线只有约 0.20 V。
- 高电压让导线“少吃亏”。同样 1.52 W 的损耗，在 5 V 下约占 10%，在 20 V 下仅约占 2.5%。
- 超过 3 A 的线缆必须带 E-Marker。否则电源会自动降低功率，而且往往没有任何提示。
1. 问题所在：插上 65 W 充电器，笔记本却只收到 60 W
你给笔记本电脑买了 65 W 充电器，插上后设备显示 60 W。充电器没坏，笔记本也没坏。罪魁祸首通常是线缆：65 W 充电器要在 20 V 下输出 3.25 A，超过了普通线缆 3 A 的上限，因此电源自动降到线缆能承受的水平。
设备充得慢时，大家习惯怪充电器。实际上，原因往往出在线缆上，或者三个环节在期望的功率上无法“对话”。本文回答一个简单的问题：如果把充电过程看作由三个环节组成的系统，每个环节都有自己的额定值，那么哪个额定值决定结果，把充电器和线缆成套购买又改变了什么？
2. 导线压降：细导线如何损耗电能？
把线缆看作串联在电源和负载之间的一个电阻。到达设备的电压为 V负载 = V电源 − I · R回路，其中 R回路 是供电线（VBUS）、回路线（地线）以及两端插头接触点的电阻之和。导线上转化为热量的功率为 P线 = I2 · R回路。铜导线的电阻随线芯截面变小、导线变长而增大。表 1 针对 1 m 长的导线、每条通路使用一根铜芯、电流 3 A 计算了这些量。
| 线芯规格 (AWG) | 电阻 (Ω/m) | 1 m 回路电阻 (Ω) | 3 A 下压降 (V) | 3 A 下损耗 (W) |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 0.033 | 0.067 | 0.20 | 0.60 |
| 24 | 0.084 | 0.168 | 0.51 | 1.52 |
| 28 | 0.213 | 0.426 | 1.28 | 3.83 |
表 1. 1 m 长铜线（供电线和回路线，每条一根铜芯）在 3 A 电流下的压降与损耗。电阻依据 20 °C 下的 AWG 线规表 [3]；未计入两端插头的接触电阻。
USB 标准的压降限制
USB 标准对这个量设有限制。依据 USB-IF 的 USB Type-C 测试规范，线缆允许的最大压降为地线 250 mV、VBUS 500 mV，按线缆的最大额定电流计算 [1]。在 3 A 下，这对应 VBUS 通路最大电阻约 0.167 Ω，地线通路约 0.083 Ω；在 5 A 下则约为 0.10 Ω 和 0.05 Ω。
对照表 1：单芯 28 AWG 导线明显超标，单芯 24 AWG 导线则接近极限。因此真实线缆必须使用更大截面的线芯，或多芯并联，而且越长越难达标。
高电压让损耗变小
工作电压与电流同样重要。同样是 24 AWG 导线上 3 A 的电流，1.52 W 的损耗在 5 V（15 W）传输时占 1.52 / 15 ≈ 10% 的功率，而在 20 V（60 W）传输时只占 1.52 / 60 ≈ 2.5%。这正是 USB Power Delivery 通过提高电压（9、15、20 V）而不是仅仅增加电流来提升功率的原因：导线承受的绝对压降相同，但损耗的百分比小得多。
3. 充电器、线缆和设备如何“协商”功率？
在 USB Power Delivery 中，电源会公布它能提供的电压和电流档位清单，设备选择自己需要的档位，电源在所有条件都满足后才开启该档位。其中一个条件是线缆的能力。USB-C 线缆默认被视为可承受 3 A（20 V 下 60 W）。要使用最高 5 A 的电流（20 V 下 100 W），线缆必须带有电子识别芯片 E-Marker，让电源在提高电流之前读取线缆的额定值 [2]；USB-IF 规范还要求线缆在地线和 VCONN 压降最大时仍能正常工作 [1]。
由此得出的结果是，整条链路的实际功率等于三个环节中的最小值：P实际 = min(P电源, P线, P负载)。表 2 用四种情形来说明。
| 电源 | 线缆 | 设备 | 实际功率 | 限制环节 |
|---|---|---|---|---|
| 30 W (20 V / 1.5 A) | 3 A | 需要 30 W | 30 W | 无 |
| 65 W (20 V / 3.25 A) | 3 A，无 E-Marker | 笔记本需要 65 W | 60 W | 线缆 |
| 65 W (20 V / 3.25 A) | 5 A，有 E-Marker | 笔记本需要 65 W | 65 W | 无 |
| 45 W (20 V / 2.25 A) | 5 A | 仅支持 5 V | 15 W | 设备 |
表 2. 功率等于三个环节中的最小值。65 W 充电器在 20 V 下的 3.25 A 电流依据德州仪器的参考设计 [4]。3 A 线缆在 20 V 下的功率为 60 W。
表中的第二行正是开头的情形：65 W 充电器需要在 20 V 下输出 3.25 A，超过了普通线缆 3 A 的上限，所以只有带 E-Marker 的线缆才能获得完整的 65 W。使用普通线缆时，电源会自动降到 60 W，而用户通常得不到任何提示。
4. 成套的充电器加线缆与单独购买有何不同？
当充电器和线缆分开销售时，每个环节都有自己的制造商、额定值和质量，用户必须自己确保它们相互匹配。成套产品改变了这一点：两者的额定值同时公布，因此可以检验“线缆额定值不低于电源最大电流”这条基本原则。表 3 依据公布的参数对比了 OH-Tech 的几款套装。
| 套装 | 充电器 | 线缆 | 说明 |
|---|---|---|---|
| OH-B30C | GaN 30 W；20 V / 1.5 A；PD 3.0、PPS、QC 3.0 | USB-C – USB-C，1 m；额定 60 W (20 V / 3 A) | 线缆额定电流是充电器最大电流的两倍 |
| OH-B21C | 22.5 W；最大电流 3 A（5 V 下） | USB-C – USB-C，1 m；额定 100 W (20 V / 5 A) | 线缆额定值有余量，日后换更强的充电器也能用 |
| OH-B30L | GaN 30 W；PD 3.0、PPS、QC 3.0 | USB-C – Lightning，1 m；5 V / 3 A 和 9 V / 3 A | 线缆公布最高 9 V × 3 A = 27 W，这是 Lightning 设备快充常用的电压档位 |
| OH-B31L | 18 W；QC 3.0 / AFC / FCP；USB-A 接口 | USB-A – Lightning，1 m；最大 3 A | 线缆额定电流不低于充电器的电流 |
表 3. OH-Tech 的部分充电器加线缆套装。依据制造商公布的参数。
成套购买的三个好处
- 消除最大的未知数：线缆能不能承受充电器的电流。
- 可以直接在纸面上核对。两个环节的参数写在同一份资料里；例如 OH-B30C 为 30 W 充电器公布了 60 W 的线缆，而 OH-B30L 为 Lightning 设备公布了 9 V × 3 A 的线缆。
- 需要保修时只有一个对接方，不用去找三个不同的制造商。
成套产品的局限
套装中线缆的额定值是为了匹配随附的充电器而选择的。如果你之后买了更强的充电器，例如 65 W，OH-B30C 的 60 W 线缆就会像表 2 第二行那样成为限制环节。因此升级电源时，请再次检查线缆的额定值。
5. 如何自己检查充电系统中的薄弱环节
“一次只换一个环节”的原则无需昂贵设备即可找出薄弱环节：
- 把 USB 功率计（显示电压、电流和功率）接在充电器和线缆之间，记录充电时的功率。
- 换一根线缆，再测一次。如果功率提高，薄弱环节就是线缆。
- 换一个充电器，再测一次。每次只更换一个环节。
再检查几点：充电器上的标称功率是按 20 V 档读取的（而不是 5 V）；包装上标注的线缆额定电流（例如 20 V / 5 A）；以及线缆长度，因为在相同截面下，长度加倍，电阻和损耗也加倍。
6. 如何正确阅读本文？
- 表 1 是“理想化”的画面。为便于理解，我们把每条通路当作 20 °C 下的单根铜芯。真实线缆多芯并联，使用时也会发热，所以实际数字会有出入，但趋势不变：越细、越长，损耗越大。
- 需要超过 3 A？先问 E-Marker。并非每款套装都注明线缆是否带这颗芯片。如果你要给 65 W 及以上的笔记本充电，买前问一句，就能省去几个月的慢充烦恼。
- 表 2 是示例，不是实测。这四种情形用来说明“最薄弱环节决定结果”的原则，适用于你手头的任何充电器。
- 对读者完全透明。本文由 OH-Tech 编写，并提及我们自己的产品；所有技术数据都注明出处，方便你自行核实。
7. 结论
充电是整个系统的问题，而系统的强度取决于它最薄弱的一环。导线不仅传输电能，还会消耗电能，损耗与电阻和电流的平方成正比。USB PD 的高电压既能提升功率，又能降低导线上损耗的百分比，但电流超过 3 A 时线缆必须带有 E-Marker。成套购买不会提高功率，但能确保链路前两个环节的额定值从一开始就相互匹配。
常见问题
为什么用了很强的充电器，设备还是充得慢？
充电功率等于三个环节中的最小值：充电器、线缆和设备。常见的三个原因是：线缆额定电流不足（普通线缆只能承受 3 A）、设备只支持 5 V 这类较低的电压档位，或者充电器与设备没有共用的快充协议。可以逐个更换环节，找出限制环节。
成套购买与单独购买有什么不同？
区别在于充电器和线缆的额定值一起公布，因此线缆承受不了充电器电流的可能性很低。与同等额定值的单独购买相比，套装不会提高功率，但能降低买错搭配的风险。
线缆更长会让充电变慢吗？
有可能。在铜芯截面相同时，线缆长度加倍则电阻加倍，导线上的压降和发热损耗也加倍。在 PD 的高电压档位下，影响比 5 V 充电时更小。
E-Marker 芯片有什么用？
E-Marker 是 USB-C 线缆插头中的小芯片，用来向电源声明线缆能承受多大电流。没有 E-Marker 的线缆默认被视为可承受 3 A（20 V 下 60 W）。要使用 5 A（20 V 下 100 W），线缆必须带有 E-Marker。
套装里的线缆可以配其他充电器使用吗？
只要插头兼容就可以，但功率会受线缆额定值限制。例如 OH-B30C 的 60 W (20 V / 3 A) 线缆配 65 W 充电器时，只能达到 60 W。
OH-Tech 有哪些充电器加线缆套装？
有 OH-B30C、OH-B30L 和 OH-B28C 等 GaN 套装；OH-B21C 等 22.5 W 套装；OH-B31L 等 18 W 套装；以及 20 W PD 和 12 W 套装。价格以报价为准，请联系 OH-Tech 或经销商获取建议。
参考文献
- USB Implementers Forum. (2024, March 3). Universal Serial Bus Type-C (USB Type-C) Functional Test Specification, Chapters 4 and 5 (Compliance Rev 0.91), section 4.4.1 “IR Drop”. usb.org.
- USB Implementers Forum. USB Power Delivery Specification, Revision 3.1 (2021). USB-IF presentation “USB Power Delivery”.
- HyperPhysics, Georgia State University. Electrical wire gauges (AWG, resistance at 20 °C). hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
- Texas Instruments. (2023, November). 65-W, GaN-based USB PD 3.0 USB Type-C adapter reference design (TIDA-050072, TIDUF57). ti.com.
