原创 USB-IF最新PD规范–PD 3.1规格介绍-上篇

2021-6-24 10:15 413 0 分类: 电源/新能源 文集: 快充

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指电压 >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


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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