原创 USB-IF最新PD规范–PD 3.1规格介绍-下篇

2021-6-30 09:50 3437 3 3 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. 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。

作者: GRL实验室, 来源:面包板社区

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