關(guān)于USB PD3.1的一些探索

USB PD3.1新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布及開(kāi)放認(rèn)證以來(lái)，從連接器端到線纜端和設(shè)備端都面臨著更嚴(yán)謹(jǐn)、更高安全性能要求的考驗(yàn)。

尤其是連接器在帶電帶載環(huán)境下進(jìn)行插拔會(huì)產(chǎn)生電弧，更高的電壓差會(huì)產(chǎn)生更高能量的電弧，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在240W負(fù)載情況下進(jìn)行熱插拔，VBUS pin會(huì)產(chǎn)生顯著的電弧，導(dǎo)致連接器融化燒毀。

更高等級(jí)的EPR電纜如何安全應(yīng)用，如何抑制或減小電弧?

本期邀請(qǐng)了泰爾終端實(shí)驗(yàn)室USB-IF認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人魏明分享《關(guān)于USB PD3.1的一些探索》。

魏明主任分三部分分享對(duì)EPR電纜的探索與試驗(yàn)。分別是PD3.1的新內(nèi)容、EPR應(yīng)用的挑戰(zhàn)、EPR的測(cè)試認(rèn)證信息。

PD3.1的新內(nèi)容主要是EPR電纜，規(guī)定了功率提升至240W，最大電流仍然是5A，定義了EPR，引入28V、36V和48V三種固定電壓，電壓變化如下圖。

在EPR模式下，支持可變電壓模式AVS。固定電壓用于供電，AVS用于充電。

魏主任指出，嚴(yán)格的EPR模式進(jìn)入和退出機(jī)制，需要SOURCE、CABLE、SINK三方系統(tǒng)性配合來(lái)抑制或減小電弧，才能安全使用。

電弧產(chǎn)生原理：

當(dāng)線纜在工作時(shí)被拔出后，SOURCE側(cè)VBUS還保持供電，且因突然失去負(fù)載，穩(wěn)壓電源進(jìn)行調(diào)整，還導(dǎo)致VP電壓升高并保持一段時(shí)間以后才關(guān)斷;

線路中因電流驟減，發(fā)生電感反沖，導(dǎo)致VP電壓升高;

SINK側(cè)因突然失去SOURCE供電，本地電容迅速放電，并導(dǎo)致VR電壓降低。綜合以上3種因素，造成了壓差VP-VR的形成。

需注意的是，Type-C v2.1標(biāo)準(zhǔn)要求在連接器斷開(kāi)時(shí)，SINK必須保證在250us內(nèi)，Vbus壓差不超過(guò)12V。

為驗(yàn)證電弧問(wèn)題處理思路，泰爾終端實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行了“250W功率通過(guò)溫升和帶載拔出”、“PD65W充電時(shí)，帶載拔出線纜”實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如下圖。

審核編輯：湯梓紅