标签: 规范

关键词： USB-IF, 快充，PD，最新规范，测试 本文重点 1. EPR_Source_Capabilities 2. EPR 模式流程 -Enter EPR模式 -PD Negotiate in EPR Mode -Exit EPR模式 3. Type-C线缆与连接器更新重点 点击阅读： USB-IF最新PD规范–PD 3.1规格介绍-上篇 EPR模式流程 进入EPR模式供电之前，Source/Sink需要先建立Explicit PD Contract，在这个过程中，双方分别在Source Capabilities与 Request 信息中宣告自己是否有支持EPR模式，作为后面若要进EPR模式前检查双方能力的参考依据。进入EPR模式需要透过一沟通与检视的过程，步骤条列式整理如下： Enter EPR Mode Sink 发送EPR_Mode信息，其中Data Object中设定为Enter，表示要进EPR模式的沟通 （EPR_Mode信息依其中内容设定，表示不一样的用途，可参考图3） Source检查双方都有支持EPR模式，并且当下状态有能力支持EPR模式供电。传送设定为Enter Acknowledged的EPR_Mode信息，表示Source目前状态允许进EPR模式 除了带线的产品外，Source必须要确认使用的线材规格可以承受EPR模式，藉由发送Discover ID Request，确认线材规格有支持EPR模式，且可承受最大电压为50V、电流为5A。 若以上确认都没问题，接着Source 会传送Data Object中设定为Enter Succeeded的EPR_Mode信息给Sink，此时成功进入EPR模式并进入下一阶段步骤 图3：EPR_Mode讯息（取自 PD 3.1 Spec） PD Negotiate in EPR Mode Source发送EPR_Source_Capabilities宣告EPR模式中供电能力 Sink依照需求选择PDO，填入EPR_Request中并传送给Source 当Source确认可满足要求后回传Accpet，并在调整好供电状态后，再传送PS_RDY完成这一次的沟通 在EPR模式中Source会侦测CC状态，闲置过久Source会发起Hard Reset，导致EPR模式中断，因此Sink每隔一段时间要传送EPR_KeepAlive 信息以维持在EPR模式中，当Source收到此信息会响应GoodCRC与EPR_KeepAlive_Ack，且重置计时。 Exit EPR Mode Source/ Sink可能因为各种因素，使的任何一方想要回到SPR模式，但在此之前，必须先将电压下降到至少定电压20V，方法有如下两种： 1. Source 发送EPR_Source_Capabilities重新沟通，但其中宣告不包含EPR PDO 2.Sink发送EPR_Requst，并在内容中设定只要求SPR PDO ，亦即不包含EPR PDO 上述两个动作任一完成后，电压应下降到20V或者更低，此时Source/Sink任一方都可发起EPR_Mode并将信息中Data Object中设定为Exit，表示要离开EPR模式，当任何一方发出这个信息后，Source需在tFirstSourceCap参数时间内送Source Capabilities，以重新建立PD Contract ，并回到SPR模式。 图4 ：EPR模式范例流程示意图 （中间省略GoodCRC ） Type-C cable and Connector更新 目前＂Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification＂更新到2.1的版本，更新的重点也是把EPR的功能加进这次的规格里，根据Spec的说明各种速度都可以支持EPR的功能。 表5 ：Cable类别 （取自 Type-C Cable and Connector Spec） EPR Cable (1) EPR的线缆是必须含有E-Marker来宣告产品的能力。 (2) E-Marker必须把EPR Mode Capable bit做设定并且须宣告支持50V和5A。 (3) EPR的线缆最小的工作电压必须达到53.65 V。 经由一些实验得知，在以下的情况下Vbus的脚位上会有比较明显的毁损： (1) Source： 电流附载突然移除时，电压会急速变化。 (2) Sink： 接收端的Vbus脚位在长时间处于高电压的状态下。 (3) Cable： a. Vbus在微秒内持续震荡。 b. 0.1~1 微秒内，发生电流附载突然移除会导致IR的电压突然下降。 结论 USB-IF近年来持续的研拟并推出新方案，使PD功能更加完善。这一次透过EPR模式扩展规格，使这项技术可以更广泛的被应用在各类型的产品上，但也因为提供更高瓦数的充电方式，使规范对于EPR模式相较于以往PD3.0有较多的限制，包含EPR模式允许使用的电压选择与以往不同，少了选择性支持的弹性空间，并且产品必须导入EPR模式的运作方式等等，为的是在扩充功能的同时，更严谨的审视安全性并且提升产品间的兼容性，因此未来将要导入的产品，也需要更谨慎评估与应用这项功能。 参考文献 USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0 USB Power Delivery Specification Revision 1.0 Version 1.2 USB Power Delivery Specification Revision 2.0 Version 1.3 USB Power Delivery Specification Revision 3.0 Version 2.0 作者 GRL台湾测试工程师 张文馨 Cindy Chang 毕业于国立成功大学材料所。具三年多的Power Delivery相关测试经验，熟悉Thunderbolt PD、USB-IF PD Compliance、QC （Qualcomm Quick Charge） 等测试规范。目前在GRL台湾负责PD测试，乐于协助客户PD方面的问题，以顺利取得认证。 USB4™、USB、USB-C®、USB Type-C®和 USB-IF是USB Implementers Forum的注册商标 免责声明 本信息仅为便于参照而提供。本信息不是且不应视为 USB Implementers Forum (USB-IF) 之正式通讯。USB-IF之正式通讯可于其网站 usb.org 取得，或直接自USB-IF 取得。

关键词： USB-IF, 快充，PD，最新规范，测试 本文重点 1. PD 3.1供电规格说明 2.EPR PDO最新规范概述 3. 范例说明 4. 支持EPR产品在Shared Capacity Power供电模式条件解说 继PD3.0之后，2021年5月USB-IF在PowerDelivery加入了新的规格，并发表 PD 3.1规范 （USB Power Delivery Specification Revision 3.1, Version 1.0） ，以下内容皆以PD 3.1 Spec简称。 新的规范中加入EPR （Extend Power Rang） 功能，扩展PD 3.0供电最大瓦数100W的限制，增加到240W （48V 5A） ，并在文件中对其供电要求与行为加以定义，以下章节将由PD 3.1供电规格开始、并介绍EPR这个新功能。 PD 3.1 供电规格 PD 3.1 Spec中，将原先PD 3.0定义的供电规格纳入SPR （Standard Power Range） ，SPR规格可参考先前我们推出的 技术文章： Power Delivery 的源起与规格 中的表3，在PD 3.1 Spec中改以SPRPDO 与SPR APDO称之，其供电规格要求与上限100W规则皆不变。另外新增了EPR选配功能，指最大供电瓦数达100W~240W的产品，其设定须满足表1之规范。 EPR PDO 在目前规范中包含： 1. Fixed PDO：定电压输出，在EPR模式中，Fixed PDO指 20V 的规格，包含28V、36V以及48V三个选项。 2. AVS （Adjustable Voltage Supply） APDO：在EPR模式中，电压可以在一定范围区间内调整输出，范围由最低15V到最高有28V、36V和48V三种视瓦数而定 （表2） 。AVS类似PPS功能，差异是AVS不支持Current Limit操作，且以100 mV为单位步阶调整输出电压 （PPS则是 20mV） 。 表 1：支持EPR产品供电规格规范（数据源参考自 PD 3.1 Spec） 表2 ：AVS电压范围 （取自 PD 3.1 Spec） 以下举两个例子说明，协助大家理解表格 。 1. 输出最大140W，须满足以下条件： SPR Fixed PDO：5V@3A~5A 、9V@3A~5A、15@3A~5A 、20V@5A EPR Fixed PDO：28V@5A AVSAPDO 15V~28V@140W 2. 而144W须满足条件如下（表1中第二列瓦数区间）： SPR Fixed PDO：5V@3A~5A、9V@3A~5A、15@3A~5A、20V@5A EPR Fixed PDO：28V@5A、36V@4A AVS APDO：15V~36V@144W * 看到这里可能各位会疑惑，为什么只有AVS APDO的表示法和其他不一样，参考下表3会发现字段中没有描述最大电流的地方，反而是以瓦数表示。这是因为AVS操作电流会受限于瓦数，随当下操作电压而改变，所以电流并非定值，因此应参考瓦数而非电流。 表3 ：AVS APDO格式 （取自 PD 3.1 Spec） 其中144W例子中AVS APDO对于28.8V~36V操作电压下的电流条件，可以参考下图1会较容易理解，图中蓝色区域表示AVS可操作范围，其中又可分为两区加以说明： 1. 黄色标示的A区是在不超过最大瓦数前提下，可以操作在5A的电压范围，即表1中第一个叙述– 15V~28.8V@5A。 2. 绿色标示区间B，则是受限于瓦数限制，操作电流要视当下电压而定，因此以公式描述–28.8V~36V@（144/AVS Voltage）A。 图1：AVS供电模式示意图（取自 PD 3.1 Spec并于图上另加批注协助说明） 值得注意的是，表1中N/A的部分严格规定为不可支持，即140W以下产品不可支持36V与48V、180W以下产品不可支持48V。 另外有一类型产品设计为Shared Capacity Charger，指其产品上的可供电瓦数是共享的。当部分资源已被使用，剩下埠可使用瓦数为总瓦数扣掉已被使用的部分，再做分配，此时实际可用瓦数称为Equivalent PDP Rating，设定条件参考整理如下表（表4）。 表 4：支持EPR产品在Shared Capacity Power供电模式条件（数据源参考自 PD 3.1 Spec） 举一产品设计为例，输出总瓦数最大为250W，2埠单独使用时分别可以支持到160W： 单独使用规格应为 （5V@3A~5A、9V@3A~5A、15@3A~5A、20V@5A、28V@5A、36V@4.44A、15V~36V@160W）。 当其中一埠已使用100W，则另一埠Equivalent PDP Rating为150W，此时供电条件如下：5V@3A~5A、9V@3A~5A、15@3A~5A、20V@5A、28V@5A、36V@4.16A、15V~36V@150W。 下期重点 1. EPR_Source_Capabilities 2.EPR 模式流程 -Enter EPR模式 -PD Negotiate in EPR Mode -Exit EPR模式 3. Type-C线缆与连接器更新重点 参考文献 USB Type-C® Cable and Connector Specification Revision 2.0 USB Power Delivery Specification Revision 1.0 Version 1.2 USB Power Delivery Specification Revision 2.0 Version 1.3 USB Power Delivery Specification Revision 3.0 Version 2.0 作者 GRL台湾测试工程师 张文馨 Cindy Chang 毕业于国立成功大学材料所。具三年多的Power Delivery相关测试经验，熟悉Thunderbolt PD、USB-IF PD Compliance、QC （Qualcomm Quick Charge） 等测试规范。目前在GRL台湾负责PD测试，乐于协助客户PD方面的问题，以顺利取得认证。 USB4™、USB、USB-C®、USB Type-C®和 USB-IF是USB Implementers Forum的注册商标

USB Promoter Group近日公布了USB Power Delivery (USB PD)修订版3.1，在新规范中的 EPR（Extended Power Range；扩展功率范围）加持下， USB Type-C®线缆与连接器支持的供电功率将提高至240W 。在此之前，USB-C®口仅支持100W PD协议，对于不少游戏电脑玩家来说可能难以满足需求。 与此同时，USB Type-C®规范亦更新至2.1版本，并定义了240W线缆。其中，提供240W的充电功率前提要求是： 充电器、线缆和终端设备均支持EPR，并且线缆需要支持高达5A、50V。 因此充电设备制造商可能需要更改产品设计方能满足最新要求。若线缆通过了EPR规格认证，则将有一个EPR标识图标，以便用户可以简洁明了观察并识别支持240W的线缆，从而放心购买。 新的USB PD架构定义了更为严苛的电源协商协议，该协议将有利于确保用户可以安全使用高功率的产品。值得注意的是，功率范围在100-240W的产品安全要求也会比低功率产品更为严格，并且各个国家进出口销售产品的安全定义规范中也针对这一项进行了定义说明。 USB PD 3.1规范特点如下： 1. 新增三种固定电压：28V（高于100W）， 36V（高于140W）和48V（高于180W）。 2. 新增一种可调电压：从15V电压可调节至28V/36V/48V三种最大电压中的一种。 USB、USB-C、USB Type-C®和USB-IF是USB Implementers Forum的注册商标 免责声明 本资讯仅为便于参照而提供。本资讯不是且不应视为 USB Implementers Forum (USB-IF) 之正式通讯。USB-IF 之正式通讯可于其网站 usb.org 取得，或直接自 USB-IF 取得。

原创声明： GRL 实验室 /Jerry Sung DisplayPort ™ 2.0 ( 简称 DP 2.0) ，在 2019 年 6 月 VESA 正式释出了 DP 2.0 的规范，其中导入了与以往 DP 1.4 不同的物理层使带宽提升 3 倍以外，更导入了 Panel Replay ( 简称 PR) 让产品在高带宽的影音传输下能降低功率的消耗，并且搭载 Display Stream Compression ( 简称 DSC) 让影音传输的能力更加提升。 对于 DP 2.0 产品而言，必须支持 DSC 影像压缩技术，而 DSC 必须在 Source 端和 Sink 端都支持的情况下， DSC 才能启用，如图 (1) 所示。由于 DSC 在 2019 下半年才制定了完整释出兼容测试规格 Compliance Test Specification (CTS) ，所以对于 DP 2.0 产品可以更完整导入 DSC 技术的使用。 DSC 影像压缩技术，是可以透过较低的带宽来满足高分辨率的需求，透过压缩影像，来降低频需求宽，而不影响视觉的感受，在影像压缩的过程中也不会导致影像延迟。 另外， DP 2.0 还导入了另一项主要的功能， Panel Replay (PR) ，此功能主要能够在高带宽 DP 影像传输时降低功率消耗，供货商能够决定是否要支持此功能， Panel Replay (PR) 是根据早期的 Panel Self Refresh (PSR) 技术的延伸，以往 PSR 只用于 eDP 的接口上， PR 和 PSR 一样都是一种自我更新机制，可以透过 DP Sink 内部的 Remote Frame Buffer (RFB) 来存取影像，此时 Source 就可以停止讯号的传输，让 DP Sink 可以做自我更新，以达到 Source 端省电的功能，特别在 DP 2.0 支持高分辨率所需要的功率消耗是很重要的，此功能主要会用于移动式装置如笔记本电脑。由于功率的消耗及电量对于移动式装置格外重要，此时 PR 的功能对于此类型设备更加重要。 在 DP 2.0 中，影像实际的显示能力，可以透过下表来了解，在 DP 1.4 规格中透过影像压缩技术，最高可以支持到 8K (7680x4320) 分辨率与 60Hz 的更新率，而 DP 2.0 透过影像压缩技术后，可以支持到 16K(15360x8460) 分辨率与 60Hz 的更新率，如表 (1) 所示。 表 (1) 由于 DP 2.0 有足够的带宽可以使用，因此也兼容 USB-C 接口中 DP alt mode 输出模式，当 DP 使用 USB-C 的接口时，可以透 Power Devilry (PD) 的沟通，同时使用 2 Lanes DP 和 1 Lane USB 3.2 的传输，此时对于 AR/VR 的装置更有发展的空间。 DP 2.0 导入了新的物理层，使用 128b/132b 的编码方式来提升带宽的使用效率，但在 DP 1.4 的规格中是使用 8b/10b 的编码方式，但 DP 2.0 延续了 DP 1.4 版本的设计，能够兼容 DP 1.4 的产品，所以架构中就会同时包含 8b/10b 的编码为 DP 1.4 使用和 128b/132b 的编码为 DP 2.0 使用。另外 DSC 技术的导入，其架构如图 (2) 所示 : 图 (2) 当 Source 端传送 Video Stream 时，会先透过 DSC 编码后，再由 Aux channel 判断当下所需的传输方式，之后会进行 High-Bandwidth Digital Content Protection ( 简称 HDCP) ，将影音信息进行加密，最后再透过 128b/132 的编码传输影音讯号到 Sink 端。 Sink 端也是用同样的方式，做反向的译码，影音数据可以正确输出在 Sink 上。由于传输速度可以达到每条信道 20Gbps ，针对均衡器 (Equalizer) 做了修正，以弥补高带宽传输时的讯号失真，在 DP 2.0 Transmitter 均衡器是使用 De-emphasis Level 及 Pre-shoot ， Receiver 端使用 Continuous Time Linear Equalization( 简 称 CTLE) 及 Decision Feedback Equalization(DFE) 改善讯号从 Source 到 Sink 的失真，以确保影音数据能完整传送至 Sink 端，如图 (3) 所示。 图 (3) DP 2.0 规格中的传输速率称为 Ultra High Bit Rate( 简称 UHBR) ，分别有三种传输速率， 10Gbps(UHBR10) 、 13.5Gbps (UHBR13.5) 、 20Gbps (UHBR20) ，其中 10Gbps 是必须要支持的，而 13.5Gbps 和 20Gbps 是可选的，可由厂商决定是否要支持。而 VESA 也针对这三种速率定义的可使用的线缆类型，如表 (2): 表 (2) 由于 DP 2.0 的高带宽传输速率，目前 DP8K 及 USB-C Gen1 线缆只能支援 UHBR10 ，而 UHBR13.5 及 UHBR20 只能支持本身带线的产品，如 docking 、 dongle ，如下图 (4) 所示，或是使用 0.8 公尺的 Thunderbolt 3 线缆。因为此限制，就会显得 DSC 技术更加重要，并且 VESA 也在积极制定标准 DP 的主动式线缆的测试规范，去扩展 DP 2.0 的使用范围，以达到市场及消费者的需求。 链结层在 DP 2.0 也扩展了 Aux 通道的使用，为了提升兼容性，在 DisplayPort Configuration Data( 简称 DPCD) 增加属于 UHBRx 的缓存器地址，而 DPCD 只导入于 Sink 端，其地址用来做为 DP 2.0 的 Link Training ， Link Training 主要用来设定及管理当下传输影音数据的条件，透过 Link Training 可以设定产品的传输方式及传输通道的数量，另外可以决定要使用的 EQ 参数，以确保讯号是用最佳的状况进行传输，避免影像失真。 DP 2.0 Link Training 的过程有四个主要部分 : 1. Source 读取 Sink 的 DPCD 来确认支持的能力。 2. 启用 DP 2.0 128b/132b 的传输方式。 3. 沟通 EQ 参数设置，确认传输的质量。 4. 使用不同的 Training pattern 去验证 Link training 中的质量 DP 2.0 Link Training 的过程如下 : 以 Granite River Labs (GRL) 认证测试实验室的观察发现，大部分厂商还是会以 DP 1.2 与 DP 1.4 的测试为主，因为业者认为高分辨率的需求并未普及，影音内容也是以 4K 为大宗。由于 4K 的分辨率只要透过 DP 1.2 的规格就能实现，而 DP 1.4 的规格已经包含了 DisplayHDR 的功能，由 GRL 的测试经验观察，发现厂商使用 DP 1.4 规格的主因是 DisplayHDR ，并不是追求 高分辨率的需求，所以 DP 2.0 产品趋势值得继续观察。 最后，笔者阅读完 VESA DisplayPort (DP) Standard 2.0 后，在此篇整理 DP 1.4 及 DP 2.0 的差异性，如表 (3) ，由于规格持续在修正及讨论阶段，以下规格仅供参考，实际的规范请参考 VESA 最新释出的内容为主。 参考文献： VESA DisplayPort (DP) Standard Version 2.0 26 June, 2019 : https://vesa.org/ Granite River Labs:https://graniteriverlabs.com.cn/dp-compliance/ 作者： GRL 台湾技术经理 宋超宇 Jerry Sung GRL 全球 DisplayPort 技术发展负责人，熟悉 DisplayPort 、 HDMI 、 Thunderbolt 、、 Power Delivery 、 SD 等多种应用接口，担任 GRL 技术文章作者及讲师，且拥有 8 年测试经验。

欢迎大家持续关注百佳泰测试实验室， 在上一次的技术解读中，我们讲解了 “ HDMI 2.1 与DisplayPort 1.4技术比较 ”、“ HDMI 1.4b 线缆与Premium HDMI 线缆测试对比 ”、“ HDMI 1.4b 线缆与Premium HDMI 线缆重点提要 ” 、“ USB-C 转HDMI Adapter/Dongle认证要点 ” 。若大家针对HDMI 2.1专栏有什么疑问，欢迎大家随时留言提问。 本期看点如下： HDMI 认证测试种类 可认证的产品基本测试项目 HDMI 会员会费 HDMI LA会员申请 HDMI 2.1产品的测试政策 第五章节知识讲解 HDMI 认证测试种类 Note: HDMI2.1 Cable认证测试即将开放, 待协会公布Final CTS. 可认证的产品基本测试项目 HDMI 会员会费 会员年费有分USD 10000/Per year和USD 5000/Per year的两种，以及协会Royalty fee是以出货量来计费的。 HDMI LA 会员申请 *具有会员身份才能使用HDMI技术与申请HDMI认证 在协会网页上填写相关资料 申请联络人将会收到协会寄来的Agreement 列印并签署Agreement文件 寄回Agreement文件原稿给 HDMI LA. 并完成付款 申请人将会收到协会邮件，含一组ID和密码（用于登录HDMI Adopters Extranet） Note: 完成以上步骤代表您已经申请成功 HDMI 2.1 产品的测试政策 所有产品必须符合 HDMI 规范的 2.1 版和HDMI 2.1 符合性测试规范 (Compliance Test Specification, CTS)；同时只有 CTS 可用，产品通过符合性测试，才能主张兼容 2.1 规范或宣称支持 2.1 特征。 版权申明：如需转载请注明出处。 HDMI, Premium HDMI Cable & HDMI Logo 是 HDMI Licensing Administrator, Inc. 的注册商标。 下期预告： HDMI 产品Self-test流程 HDMI 产品认证流程 HDMI 产品Self-test和认证测试区别 HDMI 2.1 测试服务项目 HDMI 认证测试的注意事项 eARC 送测注意事项