USB 3.0對USB規范的改進主要有如下兩點：

在兼容原有接插件的空間內新增了兩對雙絞線，使之成為雙總線共存的結構。新增的總線支持雙向同時進行的數據傳輸，其數據傳輸速率高達5Gbps。

電源傳輸能力提升至900mA，比原來的500mA提升了80%。

高速數據傳輸能力為需要傳輸大量數據的應用帶來了助力，諸如移動硬盤之類的應用成為最初的受益者，但是900mA的電流傳輸能力卻仍然是一個短板。

在那個時期，手機已經廣泛普及，但是它們所使用的接口卻是由各個廠家自己定義的，這種自行定義的接口既包括數據接口也包括電源接口，這種狀況所帶來的影響就是所有的手機配件都沒有通用性。直至今天，我家里仍能找到各種手機留下來的充電器、數據線和耳機，它們互不兼容，看著就覺得可惜，但在那時候卻毫無辦法，要想把標準統一到某一種規格上是會涉及到巨大的利益問題的，沒有廠家愿意從自己身上開始改變。

像這種涉及標準的問題，如果沒有國家的強行介入是不可能成功的，而中國在這個問題上成了一個先行者，但其介入的深度也是有限的，它把目標定在了統一充電器的接口規格上，這就是今天被廣泛使用的USB A型接口的充電器的來歷。

中國標準的充電器使用USB A型接口，其電壓仍為5V，但電流供應能力為1.5A，這可以滿足那個時期的所有手機的需要。為了和普通的USB接口的500mA/900mA區別開來，中國標準的充電器將對應USB總線的D+/D-兩個端子短接在一起，需要充電的USB設備只要檢測到D+/D-是短路的，它就可以放心地從中獲取最大1.5A的電流。如何與這樣的充電器相配，USB BC1.2規范中有詳細的說明，這也算是USB-IF對市場的一種主動適應吧。

5V，1.5A，算下來就是7.5W的功率，對于普通的手機來說這是夠用的，但對其他設備來說就不行了。我正在用的筆記本電腦，它的電源供應器的輸出能力是19.5V/3.34A，為65W，是7.5W的8.666…倍，如果我想通過USB總線來為我的電腦供電，那就勢必要提升USB的供電能力才行，而USB PD就是為此而做的努力。

我手里有一份USB-IF 在2012年做的推廣USB PD1.0的PPT文件，從中就可以看出來它為自己制定的目標：

它想用一個偉大的創意實現一個偉大的目標，讓一切都更美好起來，使你的體驗更好。例如，你可以這樣配置系統：

也可以這樣：

在這樣做的情況下，你的所有的設備和線纜還都是和原有的USB規范兼容的，而你需要的電源適配器卻只有一個。要實現這樣的兼容，如果不增加新的手段，其實就只有一個地方可以下手，那就是在VBUS/GND上做文章。

要想在一對線上傳輸不同的電壓、電流，還要能使任意兩臺連接在一起的設備都能夠做到這一點，這樣的做法就是必須的：剛開始連接在一起的時候，VBUS處在某一個初始狀態下，為了和傳統兼容，這個初始狀態很顯然必須是5V的；5V下的雙方互相進行溝通，供方通知需方自己的供應能力，需方對此進行判斷看看是否有符合自己需求的，從中選出自己要的通知對方或是告訴對方自己的需求得不到滿足，或者是反過來由需方首先提出自己的需求再由供方看看自己是否能滿足然后再通知對方自己能否提供；在上述溝通的基礎上建立協議，開始以新的狀態工作或是退出嘗試過程。

所以，凡是能夠滿足USB PD想法的系統，一定是具有自適應能力的系統，一定是有通訊能力的系統。

通訊過程自然是可以通過數據線來進行的，可這必然讓單純的電源系統變得很復雜，其實現和成本都是問題。為了不讓這種狀況發生，在VBUS上傳遞數據就是自然的選擇。

在電源線上傳數據，我們很容易想到的做法就是電力載波通訊，而USB PD 1.0的做法也正是如此，它采用了兩種不同的頻率來分別表達兩種不同狀態，借此傳遞數據信息。這樣一來，通過VBUS進行數據傳輸的USB PD系統就是這樣的：

從上圖可以看到，數據發送端TX出來的信息經過電容耦合到VBUS上進行傳輸，到了接收端以后再經電容耦合后由RX進行接收。為了避免高頻信號被低阻抗的電源電路吸收掉，收發兩側都需要在VBUS線路上加入隔離電感。

在數據發送端，經過編碼的數據包需要進行4b5b編碼以后送入FSK調制器對額定值為23.2MHz的信號進行調制，其調制偏差為500kHz。經過調制的信號在通過帶通濾波器以后就可以送入VBUS進行傳輸了。實現這些功能的發送端功能框圖如下圖所示：

而接收端的構成則是與此相逆的過程：

在上圖中，SOP所代表的意思是Start of Package，是一個數據包的開始部分，它們可以被理解為地址的代表，因為接收端只有在收到傳遞給自己的數據時才有必要對數據進行解碼，其他的信息都需要被忽略掉，即使你不忽略它也沒有意義，因為那不是和你之間的對話。

上面還提到了一個被稱為4b5b的編碼，據說這是在上世紀80年代才被一家美國公司發明的編碼方法。4b代表原始數據是4位的，5b代表輸出數據是5位的。每位數據只有0和1兩種狀態，4b就有16種可能的組合，5b則有32種可能的組合。所以，在4b5b編碼中，每一個輸入可以得到兩種輸出，這兩種輸出是互為補充的，到底要選擇哪一個呢？這取決于前一組編碼的結果。如果前一組輸出的1比較多，這一組就會選擇0比較多的輸出，反之亦然。這樣的做法會帶來一個結果，最后輸出中呈現的0和1的數量是均等的。從硬件的角度來看，我們可以由此推測出一個結果，輸出耦合用的電容上將不會有直流成分存在，不知道你是否意識到了這一點？

要在電源系統中融入二十多MHz的數據通訊系統，這對于很多做電源的人來講其實是一個蠻大的挑戰，畢竟這種高頻小信號的處理是很多人所不擅長的。另外，在電源傳輸線上串入電感作為高頻隔離元件，這實在不是一個好的做法。試想一下，假如一個3A的電流正在流過USB電纜，我在此時突然將負載端拔掉，電感（1μH）中的儲能將會如何釋放？這可正是我們做電源管理的人最怕的東西啊。所以，雖然今天的USB PD1.2中仍然列入了這種實現方法，我們能在市場上看到的實現仍然是稀少的，至少我是沒有看到過，不知道讀者你見過沒有？

所以，對于USB-IF來說，通過VBUS進行載波通訊的USB PD實際上可以被認為是一次失敗的嘗試，這種狀況要到USB Type-C接口被引入以后才會真正得到改變。