原创 Power Delivery的源起与规格(二)

2021-4-16 11:43 556 4 4 分类: 智能硬件 文集: 快充

上期专栏,我们学习和了解Power Delivery的源起和规格,更深度剖析PD架构组成。本期技术文章,将带领各位学习PD协议部分!

SOP* Communication

在了解如何沟通之前,先了解PD讯息传送的对象可分为三种–SOP、SOP’、SOP’’。

SOP/ SOP’/ SOP’’ 沟通示意图 (取自PD3.0 Spec)

Source与Sink之间使用SOP讯息,靠近Vconn Source (负责供电给线材中e-Marker) 讯息使用SOP’,与较远程e-Marker的讯息则用SOP’’。

* 并非每一条线材都有搭载e-Marker,若该线材支持SuperSpeed或大于3安培的电流,依规定就必须有e-Marker。

Implicit PD Contract

Source/Sink供电协议会受到中间线材条件限制,举例来说,若source电流最高可供5A,但使用的线材最多只能承受3A的电流,那么source就不能以5A的条件与Sink协议。通常Source会先以SOP’ 发送Discover ID Request,并透过e-Marker回传的Discover ID ACK读取线材信息。

使用GRL-A1解译Discover ID ACK内容

Source参考线材可支持的条件,送出Source Capabilities给Sink表示当下状态的供电能力,Sink会依需求从中选择且回Request向Source要求当下需要的电压电流,Source收到后确认可以此条件供电就会回复Accept,并且在状态准备好之后再发PS RDY。至此步骤Implicit PD Contract完成,在这之后双方可再视状况,重新协议新的PD contract。


mplicit PD Contract 流程示意图

Source Capabilities

对于Source Capabilities的规格,PD Spec也有相关章节说明规则,以下整理自PD 1.0以来至PD3.0对其的规范:

USB PD 1.0:

没有强制要求供电端的规格,仅参考大部分产品的充电需求,列出几种建议设定。

PD 1.0 建议供电规格 (表一,取自PD1.0 Spec)

* 为符合国际安全标准,供电能力限制上限100瓦且电流不超过5安培为限。

USB PD 2.0:

USB PD 2.0开始,规格中明确要求作为供电端时,产品需要满足以下表格中条件。以最大可达36W为例,需设定 5V 3A、9V 3A、15V2.4A组合的供电能力,这个条件会在Source Capabilities中的 PDO (Power Data Object) 字段列出。各产品可再依需求增加表格外的其他组合,以不超过7组为限。

PD2.0 供电规格规范 (表二,取自PD2.0 Spec)

* 2020年8月后,USB-IF已终止所有只支持到PD2.0产品的认证。

USB PD 3.0:

USB PD 3.0的供电规格如下,新增了一项选配的 PPS (Programmable Power Supply) 功能。在PPS模式中,可以步阶20 mV/step调整电压,且电压范围扩展到3.3 V至21 V,这项技术的应用可在更低的电压输出大电流,大幅提升了充电的效率。

为区分PD2.0既有模式以及PD3.0新增的PPS模式,在下表的规则中PDO又可分成:

(1) Fixed Supply PDO(通常简称Fixed PDO),指固定电压输出的模式

(2) Augmented PDO (通常简称APDO),指PPS模式底下,电压可以在一定范围区间内调整输出

同样以36W为例,若产品欲支持PPS (Optional),则需包含:

(1) Fixed PDO:5V@3A、9V@3A、15V@2.4A

(2) APDO:3.3V ~ 11V (9V Prog)@3A、3.3~16V (15V Prog)@2.4A

其中因为5V Prog已经包含在9V Prog规格中,若非两组APDO电流有不同的设定,可以选择不再另外列出。

PD3.0 供电规格规范 (表三,取自PD3.0 Spec)

GRL是由USB-IF协会正式授权的专业测试实验室,可执行USB PD 3.0、USB4™、USB Type-C® 等认证测试;GRL自主开发的USB-PD-C2更是唯一同时支持USB Power Delivery 3.0和USB Type-C Alternate Mode的认证测试设备。它让产品的设计和开发人员只需按几个按键即可快速运行完整的规范性和验证性测试。

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。

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
  • https://graniteriverlabs.com.cn/usb-pd/
  • Granite River Labs, USB PD Compliance Test

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。


作者: GRL实验室, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3943047.html

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