供电能力基础概念：电压、电流、功率、Profile 定义
说实话，刚接触 USB PD 的时候，我也觉得电压电流功率嘛，初中物理就学过的东西，有什么好讲的？但真正在项目里调协议栈的时候才发现，PD 里对这几个基础量的定义跟咱们平时想的不太一样，尤其是那个 Profile 的概念，搞不清楚，后面什么 Source Capabilities、Request 消息全都看不懂。这一节咱们就把这些地基打扎实。
电压、电流、功率——在 USB PD 语境下重新理解
USB PD 2.0/3.0 定义了固定的电压档位：5V、9V、15V、20V。为什么是这几个值？我个人的理解是，5V 是传统 USB 的老本行，保证向下兼容；9V 给手机快充用；15V 给平板或笔记本轻度供电；20V 则基本覆盖主流笔记本的需求。电流从 3A 起步，最高到 5A（需要 Emark 线缆支持）。功率就是电压乘以电流，比如 20V / 5A 就是 100W。
但这里有个坑：USB PD 里的电压 不是随便调的。我见过有工程师想当然地认为“既然 PD 能协商，我能不能要一个 12V 输出？” 不行。PD 只认上面那四个固定电压，加上 PPS 模式下的可调电压（但那是另一回事）。你想想看，要是每款设备都自定义一个电压，那充电器不就得做得跟万能充一样了吗？
还有个容易忽略的点：功率是协商出来的上限，不是实际一直跑满。比如你的手机协商了 9V/3A (27W)，但实际充电时可能只用了 2A，功率就变成 18W。这一点我在调试日志里经常看到，有些人看到协商功率是 100W，就以为线缆和连接器一直在承受 100W 的热损耗，其实不是的，只有实际负载电流才是真正的应力。
关键记忆口诀：
- 电压：5V、9V、15V、20V（固定档）
- 电流：3A / 5A（取决于线缆和连接器能力）
- 功率：电压 × 电流，单位 W
Profile 是什么？为什么它比“电压电流”更高级？
你可以在你的手机充电器上看到印着“5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/2.25A”之类的字符串。这每一个 “电压/电流” 的组合在 USB PD 协议里就叫做一个 Profile。更准确地说，一个 Profile 是一个 供电能力描述单元，它至少包含电压值和最大电流值。
我举个例子。一个 45W 的充电器，它的 Source Capabilities 消息里会携带 4 个 Profile：
| Profile 编号 | 电压 (V) | 最大电流 (A) | 最大功率 (W) |
|---|---|---|---|
| 1 | 5 | 3 | 15 |
| 2 | 9 | 3 | 27 |
| 3 | 15 | 3 | 45 |
| 4 | 20 | 2.25 | 45 |
你看，两个不同的 Profile 可以都有 45W 的功率（15V/3A 和 20V/2.25A），但电压和电流组合不同。这就给了 Sink（受电设备）选择的余地——是想要低压大电流，还是高压小电流？这里面就看设备端的充电策略了。
Profile 的数据结构长什么样？
还记得我们上一章（好吧，其实我只是习惯这么说）提到的 USB PD 消息结构吗？一个 Source Capabilities 消息由若干个 Power Data Object（PDO）组成，每个 PDO 就是一个 Profile。在二进制里，它长这样（以 32 位为例）：
位域说明（固定电压 PDO）：
[31:30] 保留 / 固定供应标志
[29:20] 最大电流（以 10mA 为单位）
[19:10] 电压（以 50mV 为单位）
[9:0] 峰值电流能力等控制位
举个例子：20V / 3A 的 Profile 怎么填？电压 = 20V / 0.05V = 400，电流 = 3A / 0.01A = 300。所以二进制数值大致是 (400 << 10) | 300。我当年第一次对着规格书算这个的时候，还特意用 Python 验证了两遍，就是怕把移位搞反了。
实际编程中，我们通常用宏或者内联函数来打包 PDO，不需要手算每一位。但理解二进制布局能帮你在抓到的 log 里直接识别出错误 Profile。
一张图搞懂供电能力协商核心
下面这个 SVG 画的是从 Source 发起到供电建立的全流程，重点放在 Profile 的定义和使用上。别看它简单，每一次 PD 握手都是这个循环。
避坑指南：Profile 的常见误解
我曾经在客户现场遇到一个典型问题：
一台笔记本只支持 20V / 3A（60W）的单一 Profile，但用户给它配了一个 100W（20V / 5A）充电器。两者都能工作在 20V，按理说应该没问题？可是笔记本的适配器检测电路在 Emark 线缆的电流能力上踩了坑——线缆标记支持 5A，但笔记本主板上的电源开关管只能承受 3A。结果就是，当笔记本尝试从 5A 的线缆上获取更多电流时，限流保护被触发，反复重启。
教训：Sink 端必须明确自己支持的电流上限，并且在 Request 消息中请求不超过自身能力的电流值。Profile 里的最大电流是 Source 能提供的上限，不一定是 Sink 能承受的上限。
另一个容易忽略的点：PPS Profile 是纯数字控制的
除了上面说的固定电压 Profile，USB PD 3.0 引入了 PPS（可编程电源） Profile。它的电压和电流可以在一个范围内以 20mV / 50mA 的步进连续调节。比如 3.3V~21V / 3A。这种 Profile 在二进制里的位域定义完全不同，但核心思想一样——它是一个“范围的 Profile”，而不是固定值。我在给手机做快充适配时，就特别喜欢用 PPS，因为它能把充电电压正好压在电池的恒压点上，减少不必要的转换损耗。
如果你只是想快速验证 PD 通信，可以用一个支持 PPS 的电源和一台手机（比如某米系列），在数据线上挂一个 PD 分析仪，你就能看到 Source Capabilities 里有两种类型的 PDO：固定 PDO 和 PPS PDO。
嗯，大概就这么多。供电能力的基础说白了就是搞清楚这几个值怎么打包成 Profile，又是怎么在协商过程中被选择的。你想想看，要是连 5V 和 9V 都记混了，后面看 PD 协议栈的代码那基本就是在看天书。所以别嫌这部分啰嗦，打牢了，后面十几章都是基于这些概念展开的。