USB Type-C Power Delivery 线缆测试
关键词:USB Type C,USB PD2.0 ,USB PD3.0,USB PD3.2
前 言
苹果公司(Apple)的Lightning接口于2012年挟着体积小以及其正反均可使用的两大优点横空出世,与当时的USB Mini-A、Mini-B、Micro-A、Micro-B形成分庭抗礼之势,且其优势无疑对USB标准带来不小的竞争压力,USB协会学习了Lightning的设计理念,于2014年也推出正反均可使用的Type C接头以改善了用户体验,欧盟从2024年起,所有小型电子器材,包括手机、平板计算机、相机、耳机、手持式游戏机、携带型喇叭、电子书、键盘、鼠标、携带型导航(强制实施日期2024年12月28日)和笔记本电脑(强制实施日期2026年4月28日)等必须使用 USB-Type C作为充电接口。这一规定旨在减少电子垃圾和提高消费者便利性,随着苹果2023年发表的iPhone 15改用Type C接口,这10多年的可携式产品接口之争也将写下句点。
USB大一统的时代
USB在众多厂商及欧盟法规的支持下,已然成为3C产品外接接口的霸主。
Type C连接器及电缆线:体积小,正反接均可使用。
USB4规格提供高速数据传输:最高可达80Gbps
USB PD3.2 (Power Delivery)电源传递:最大功率240W。
表一:USB速率规格表
USB PD (Power Delivery)摘要规格
具备 USB PD 能力的设备包含:主机 Host;装置 Device;集线器 Hub;充电器 Charger。充电模式 包含:定电压充电(Fixed Voltage Charging Models),可调电源充电[Programmable Power Supply
(PPS) Charging Models],可调电压供应充电 Adjustable Voltage Supply (AVS) Charging Models 等三种模式。
表二:固定电压充电模式功率范围
表三:可调电源充电模式功率范围
可调电压供应(AVS)充电模式的功率范围是基于电源传递功率范围(PDP)的额定值来定义一组电压范 围,其范围包含大于27W的标准功率范围SPR模式和100W 以上的扩展功率范围EPR模式,标准功率范围SPR 最大电流,在9~15伏特范围以15伏特决定;在15~20 伏特范围以20伏特决定 。
表四:可调电压供应充电模式功率范围
1 需使用5A线缆
2 需使用扩展功率范围线缆
综合上述工作条件,测试Type C PD 电缆线需要直流电源模拟表二至表四的工作电压范围,透过直流电子负载拉载来确认线缆可承受此范围的工作电流。
建议机型如下:
PSW 80-13.5 可编程电源规格:
80V, 13.5A, 360W 可满足固定电压 5V、9V、15V、20V 、28V、36V、48V的需要。
可调电压5~21V,可调电压9~48V等需求。
PEL-504-80-70 电子负载规格:
80V, 70A, 350W可满足5A拉载的需要。
测试接线如图一所示
图一:透过可编程电源PSW 80-13.5 及直流负载 PEL-504-80-70 测试Type C电缆
总 结
测试线缆除了实际通过的工作电压与电流外,线缆的组成包含连接器、导线、外被等,相关的接触电阻、绝缘电阻也是需要的测试项目,以下提供相关所需仪器以及仪器的重要特点供读者参考。
图二:PSW系列电源特殊功能
图三:PEL-500系列特点
图四:接触电阻及相关精准电阻测试
图五:GPT-10000系列绝缘耐压测试仪,具备V-I曲线可真实确认绝缘材料的崩溃电压
参考文献
1:Universal Serial Bus 4 (USB4®) Specification, Version 2.0, October 2022
2:迎接 USB4-80Gbps 超高速时代来临 (Granite River Labs, GRL Sandy Chang 张静宜)
https://www.graniteriverlabs.com/zh-tw/technical-blog/usb4-80-cio80
3:维基百科
3-1:https://zh.wikipedia.org/zh-tw/USB
3-2:https://zh.wikipedia.org/wiki/USB4
3-3:https://zh.wikipedia.org/wiki/USB_Power_Delivery
4:Universal Serial Bus Power Delivery Specification, Revision:3.2 Version:1.0 Release date:2023-10
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