Čtecí pero – nabíjení přes Type-C: vysvětlení USB PD, QC a BC1.2

Cílová skupina: Tento článek je určen pro hardwarové inženýry, OEM programové manažery a pracovníky odpovědné za shodu s předpisy, kteří potřebují učinit obhajitelné rozhodnutí o architektuře nabíjení přes USB Type-C pro konkrétní SKU čtecího pera. Mezi sekundární čtenáře patří nákupní týmy, které vyjednávají dodávky USB-C kabelů a nabíječek pro maloobchodní kanály.

Když jeden brazilský školní program na konci roku 2025 zadal opakovanou objednávku na 22 000 kusů, nákupní tým si vyžádal zodpovězení jediné otázky: nabije se pero z libovolného USB-C kabelu v šuplíku učebny, nebo vyžaduje přibalený kabel? Odpověď zněla „ano" pro naše SKU L5, Q6, Q8, T2 a Y6 (všechny podporují USB BC1.2 a zároveň USB PD 3.0 při 5 V/3 A), „ne" pro F8 (který používá starší 5pinový port micro-B) a „podmíněně ano" pro K7/KF1 (zásuvka USB-C, ale pouze se zdrojem 5 V/0,5 A). Právě tato jediná odpověď rozhodla, zda se program dodá s vlastním 1m kabelem v každé krabici, nebo zda se kabel vynechá a ušetří se 0,42 USD na kus. Tento průvodce prochází každé chování nabíjení přes USB-C, které podporujeme, každý starší režim, který stále tolerujeme, a inženýrské kompromisy, které stojí za volbou PD, QC nebo BC1.2 u každé z jedenácti SKU v našem katalogu (B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2, Y6).

1. Tři standardy nabíjení u čtecího pera

Zásuvka USB-C není standard nabíjení. Je to konektor. Skutečné chování při nabíjení určuje řídicí IC uvnitř pera a zdroj na druhém konci kabelu. Tři relevantní specifikace pro čtecí pero jsou USB Battery Charging 1.2 (BC1.2), USB Power Delivery 3.0 (PD) a Qualcomm Quick Charge 3.0 (QC). Nevylučují se navzájem – většina moderních čtecích per podporuje BC1.2 jako základ a jako variantu s vyšším proudem buď PD, nebo QC.

BC1.2 je nejjednodušší a nejuniverzálnější. Definuje napájení 5 V s maximálním proudem 1,5 A na downstream portu USB-A nebo USB-C. Každý počítač, každý rozbočovač a každá nástěnná nabíječka prodaná od roku 2010 podporuje BC1.2. Je to základní úroveň pro každé čtecí pero s portem USB-C.

USB PD je sofistikovanější protokol, který využívá linky CC rozhraní USB-C k vyjednání smlouvy o napětí a proudu mezi zdrojem a spotřebičem. Nejběžnější smlouva pro čtecí pero je 5 V při 3 A (15 W), i když některé prémiové SKU podporují 9 V při 2 A (18 W) nebo dokonce 12 V při 1,5 A (18 W). PD vyžaduje kabel USB-C na USB-C s e-marker čipem, pokud smlouva překročí 3 A při 5 V; bez kabelu s e-markerem je zdroj specifikací USB-C omezen na 3 A.

QC 3.0 je proprietární protokol společnosti Qualcomm, který funguje na konektorech USB-A nebo USB-C a vyjednává napětí od 3,6 V do 20 V v krocích po 200 mV. Je běžný u nabíječek dodávaných s telefony Android a je plně interoperabilní s BC1.2. QC 3.0 používáme u Q6 a Q8, protože peru umožňuje odebírat 12 V při 1,5 A z široké škály nabíječek třetích stran, což je důležité pro kupující OEM, kteří dodávají maloobchodní balení s nabíječkou od třetí strany.

2. Proč Micro-B stále existuje u B1, B2 a P2

Tři SKU v našem katalogu se stále dodávají s konektorem micro-B: B1, B2 a P2. Důvodem jsou náklady. Zásuvka USB-C stojí o 0,18 $ více než micro-B při ceně za 1 000 kusů a řadič PD přidává dalších 0,34 $. U SKU, jehož velkoobchodní cena je 9,80 $, to představuje 5,3% nárůst BOM. Pro kupce v cenově citlivých trzích (Latinská Amerika, části jižní Asie, subsaharská Afrika) je SKU s micro-B správnou volbou a nepenalizujeme je zastaralým konektorem.

Všechny SKU s micro-B podporují BC1.2 při 5 V/0,5 A, což stačí k nabití článku 500–800 mAh za 90 minut. Nepodporují PD ani QC. Pokud se kupující pokusí zapojit kabel micro-B do nabíječky USB-C, pin VBUS bude stále dodávat 5 V, ale při výchozím limitu portu nabíječky 0,5 A. Za tři roky prodeje jsme v terénu nezaznamenali žádné poruchy z tohoto scénáře, ale dokumentujeme to v každé uživatelské příručce.

3. Zapojení pinů USB-C a logika CC u K7 a KF1

K7 a KF1 používají zásuvku USB-C, ale implementují pouze BC1.2 při 5 V/0,5 A. Piny CC1 a CC2 jsou připojeny jedním rezistorem 5,1 kΩ k zemi, což signalizuje zdroji, že se jedná o UFP (upstream-facing port) požadující výchozí proud USB. Toto je nejlevnější způsob, jak přidat zásuvku USB-C při zachování kompatibility s každým kabelem a nabíječkou USB-C na světě.

Kompromisem je doba nabíjení. K7 s Li-ion článkem 14500 o kapacitě 800 mAh se nabije z 0 na 80 % přibližně za 78 minut ze zdroje 5 V/0,5 A a na 100 % za 105 minut. Při zdroji 5 V/1,5 A BC1.2 (což je výchozí chování většiny moderních nabíječek USB-C) klesne doba nabíjení na 38 minut do 80 %. Pero neodebírá vyšší proud — odebírá pouze 0,5 A — ale uživatel vnímá pero jako pomalu se nabíjející vedle smartphonu, který bere 2,4 A.

Tuto skutečnost dokumentujeme v datasheetu K7/KF1 a doporučujeme kupujícím OEM zahrnout do uživatelské příručky poznámku, že pero je navrženo pro noční nabíjení, ne pro rychlé dobití. Pro školní programy, kde se pero nabíjí v dokovací stanici mezi hodinami, to vyhovuje. Pro maloobchodní zákazníky, kteří očekávají 30minutové dobití, to není správná SKU.

4. USB PD u L5, T2 a Y6

L5, T2 a Y6 implementují plný USB PD 3.0 s řadičem USB-C PD od dodavatele Tier-1. Pero inzeruje čtyři zprávy Source Capability (SRC_CAP): 5 V @ 3 A, 9 V @ 2 A, 12 V @ 1,5 A a záložní 5 V @ 0,5 A pro starší zařízení. Řadič PD vyjednává se zdrojem pomocí standardního handshake Request/Accept; pokud zdroj neodpoví do 800 ms, pero přejde na detekci BC1.2.

Smlouva 9 V @ 2 A je to, co používáme pro rychlé nabíjení. U T2 s Li-ion článkem 18650 o kapacitě 2 500 mAh dodává nabíječka 18 W do buck regulátoru pera, který pak nabíjí článek při 1 C (2 500 mA). Článek dosáhne 80 % za 42 minut a 100 % za 68 minut. U L5 s Li-poly článkem o kapacitě 1 200 mAh dodává stejná smlouva 9 V @ 2 A proud 1,2 C a dosáhne 80 % za 32 minut. Obě čísla předpokládají okolní teplotu 25 °C a práh tepelného omezení 45 °C.

Kupujícím OEM, kteří zvažují smlouvu s vyšším výkonem (15 V nebo 20 V), to nedoporučujeme. Ztráty v kabelu při 15 V/1,2 A přes 1 m pasivní kabel jsou 0,4 W; při 20 V/0,9 A vzrostou na 0,7 W. Zvyšuje se také tepelné zatížení zásuvky USB-C pera a konektor je dimenzován na trvalý výkon 18 W. Při čtecím peru neexistuje žádný technický důvod překračovat 18 W.

5. QC 3.0 u Q6 a Q8

Q6 a Q8 přidávají podporu Qualcomm Quick Charge 3.0 vedle USB PD. Důvodem je kompatibilita: na trzích, kde maloobchodníci přibalují QC nabíječku (Střední východ, Indie, části jihovýchodní Asie), umožňuje protokol QC peru vyjednat 12 V při 1,5 A z nabíječky, která nepodporuje USB PD. To je důležité, protože ne každý maloobchodní balíček obsahuje kabel USB-C a nabíječku USB-PD; mnohé se stále dodávají s QC nabíječkou USB-A.

Řadič QC 3.0 u Q6 a Q8 implementuje handshake QC na pinech D+/D- konektoru USB-C (přenesené přes kabel USB-A na USB-C, pokud se použije). Pero se nejprve pokusí o USB-PD; pokud zdroj neodpoví zprávou SRC_CAP do 600 ms, pokusí se o QC 3.0; pokud ani to selže, přejde na BC1.2 při 5 V/1,5 A. Toto pořadí priorit je záměrné, protože zdroje PD jsou typicky dražší a přísněji regulované.

Při testech na lavici dosáhne Q6 80 % nabití za 38 minut z QC 3.0 18 W nabíječky a za 42 minut z USB-PD 18 W nabíječky. Čtyřminutový rozdíl vyplývá ze skutečnosti, že smlouva QC dodává 12 V při 1,5 A (18 W), zatímco smlouva PD dodává 9 V při 2 A (18 W); cesta QC má mírně vyšší ztráty v kabelu, ale kompenzuje to vyšším vstupním napětím.

6. Zapojení pinů nabíjecího portu, EMI a ochrana ESD

Každý port USB-C na našich čtecích perech nese 8 kV kontaktní / 15 kV vzduchovou ESD ochranu na linkách CC a D+/D-, plus common-mode choke na páru D+/D- a feritovou perlu na lince VBUS. Zásuvka je 16pinový typ mid-mount dimenzovaný na 10 000 cyklů spojení, s nerezovým stíněním pro potlačení EMI. Typ mid-mount jsme zvolili proto, že lícuje se spodním okrajem těla pera, což je zásadní pro stupeň krytí IP4X proti stříkající vodě.

U SKU s PD je stopa VBUS tvořena měděnou plochou 2 oz s odstupem 0,8 mm od zemní plochy na vnitřní vrstvě. Stopy CC jsou šířky 0,2 mm, délkově sladěné s tolerancí 0,5 mm a vedené mimo linku reproduktoru, aby se zabránilo vazbě. V oboru jsme zaznamenali reklamace, kdy byla stopa CC délkově nesladěna o 4 mm, což způsobovalo občasné selhání handshake PD při teplotách pod 10 °C. Naše DFM kontrola odmítá jakýkoli návrh, kde je délkový rozdíl CC větší než 1 mm.

7. Otázka kabelu: přibalený, volně prodejný nebo žádný

Pro SKU čtecího pera s USB-C existují tři strategie pro kabel:

1. Přibalit do každé krabičky 1 m USB-C kabel. Toto je nejbezpečnější varianta a zajišťuje, že uživatel dostane správný kabel. Náklady jsou 0,42 $ za kus při nákupu po 1 kuse, klesají na 0,31 $ při nákupu 10 000 kusů.
2. Dokumentovat kompatibilitu a dodávat bez kabelu. Toto funguje, pokud je váš maloobchodní kanál v trzích, kde jsou kabely USB-C všudypřítomné (EU, UK, US). Brazilský program na 22 000 kusů, zmíněný dříve, byl dodán bez kabelů a ušetřil 9 240 $ na řádku kabelů.
3. Dodávat nabíjecí dok místo kabelu. T2 podporuje volitelný 6portový nabíjecí dok USB-PD za 14,80 $ za dok plus 1,20 $ za USB-C pigtail na straně pera. Toto je správné řešení pro školní nasazení, kde pera tráví každou noc v doku.

Strategii 1 doporučujeme pro SKU uvedené poprvé na novém trhu, strategii 2 pro vyzrálé trhy s vysokou penetrací kabelů USB-C a strategii 3 pro jakýkoli školní nebo vzdělávací akademický program.

8. Balení nabíječky: co přibalit (a čemu se vyhnout)

Pokud se rozhodnete přibalit nabíječku, jediné bezpečné volby jsou: USB-PD 18 W jednoportová nabíječka od značky Tier-1 se značkami CE/FCC/UKCA/PSE/KC, nebo QC 3.0 18 W jednoportová nabíječka se stejnými značkami. Vyhněte se noname nabíječkám z marketplace platforem; v roce 2025 jsme v saúdském zkušebním programu zaznamenali 4,2% poruchovost v terénu u noname nabíječek, přičemž poruchou bylo zaseknutí VBUS na 12 V, které přepětím poškodilo vstupní kondenzátor pera a spustilo OVP.

Pro maloobchodní balíček 5 000 kusů naši OEM partneři typicky počítají s 2,10 $ za kus za PD 3.0 18 W nabíječku s 1 m USB-C kabelem. Při 50 000 kusech cena klesne na 1,65 $. Pod 2 000 kusů se cena balíčku málokdy vyplatí; doporučujeme nabíječku vynechat a nechat uživatele, aby si ji zajistil sám.

9. Matice kompatibility nabíječek

Níže uvedená matice shrnuje, s kterými typy nabíječek bude která SKU v terénu vyjednávat. Zaškrtnutí znamená, že pero bude nabíjet; trojúhelník znamená, že pero bude nabíjet, ale sníženou rychlostí; X znamená, že pero nebude nabíjet.

Pero si odebere pouze takový výkon, jaký deklaruje; 100 W nabíječka k notebooku čtecí pero nepoškodí, protože handshake PD omezí smlouvu na 18 W. To je jedna z hlavních výhod USB PD oproti starším protokolům.

10. Poruchové režimy v terénu, se kterými jsme se setkali v letech 2025–2026

Tři poruchové režimy dominují vratek čtecích per z důvodu nabíjení. Za prvé, ohnuté nebo zlomené zdířky USB-C způsobené pádem pera při zapojení. Jde o mechanickou, nikoli elektrickou závadu, a tvoří 1,1 % všech vratek u SKU s USB-C oproti 0,3 % u micro-B. Za druhé, kontaminace uvnitř zdířky (jídlo, mléko, džus) způsobující zkrat na linkách CC. Řešíme to připojeným silikonovým krytem portu u modelů T2 a Y6; míra poruch v terénu u těchto SKU je 0,4 % oproti 1,6 % u nezakrytých portů. Za třetí, přepětí VBUS z nevyhovující nabíječky. OVP ochranu na 6,5 V máme na každém SKU s USB-C, ale trvalý 12 V impulz OVP stále aktivuje a nabíjení vypne; pero se obnoví po odpojení vadné nabíječky, ale uživatel to vnímá jako „pero přestalo nabíjet“.

Tip pro kupujícího: U programů nad 5 000 kusů na trzích s nízkou kvalitou USB-C kabelů (části Latinské Ameriky, jihovýchodní Asie, Afriky) trvejte na přibaleném kabelu a silikonovém krytu portu. Navýšení ceny o 0,73 USD za kus se vrátí v nižší míře vratek již v rámci první dodávky.

FAQ

Související čtení

• Řízení napájení a optimalizace výdrže čtecího pera
• Průvodce baterií čtecího pera
• Kontrolní seznam specifikací čtecího pera
• Čtecí pero Bluetooth 5.0 vs 5.2 vs 5.3
• Příručka pro odstraňování problémů čtecího pera
• Program výměny baterie čtecího pera
• OEM čtecí pera
• Poptávka