Granite River Labs GRL
Wilson Miao 缪传
对于PD 3.1（Power Delivery 3.1）新的测试规范以及EPR（Extended Power Range）供电规格，客户最常提出的疑问无非是「想要取得PD 3.1认证就需要支持EPR规格吗？」、「PDO（Power Data Object）这样子设定可以吗？」、「EPR现在开放认证了吗？」。为了解答各位的疑问，GRL将利用专业技术优势，在本篇文章中一次为您整理从EPR产品规格到认证测试的种种问题。
阅读下方文章前，可以参考GRL另外两篇技术文章以更了解PD 3.1规格与技术：USB-IF最新PD规范–PD 3.1规格介绍、USB-IF PD 3.1－EPR规格与进出EPR模式的程序。
在EPR模式下定义符合规范的PDO组合
EPR供电规格推出后，各厂商陆续开发能支持大于100W的产品，其中外接电源适配器（Adapter）最为普遍。而对于一个角色为Provider only（电源供应端）的Adapter来说，PDO设定是非常重要的；除了追求超过100W大瓦数供电规格和多样性的PDO外，同时须注意是否符合规范。
表1: EPR模式的PDO组合（数据源参考自PD 3.1 Spec）
EPR又分为固定式（Fixed PDO）和可变电压（AVS APDO，Adjustable Voltage Supply Augmented PDO）两种，前者为介于20V~48V的固定电压供电规格，后者则为15V~48V的可调式电压。由于EPR必须包含低于20V的SPR（Standard Power Range）规格PDO，因此EPR_Source_Capabilities将最大PDO组数从7组调整成13组，使EPR能有更多样化的供电能力。
除了上方表格所规定的PDO之外，为了使产品能有更好的兼容性并达成特定的供电需求，在设定自定义化PDO时请遵守以下规范：
- 参照表1，以140W产品为例，最少需要支持5V@3A、9V@3A、15V@3A、20V@5A、28V@5A的Fixed PDO和AVS 15V-28V@5A的可变电压APDO。
- 电流不可大于5A。
- 电压乘以电流不可大于产品的供电能力。
- 总PDO组数最多13组（SPR 7组+ EPR 6组）。
EPR Power Source认证测试
EPR除了Protocol协议层的新增测试项目外，Power Source供电能力的测试项目更是备受瞩目。虽然目前协会的测试规范仍在修正中，各家仪器设备也还在等待协会授权，但目前仪器设备的测试手法已参照现有测试规范去做设计；也就是说在协会开放认证之前，已经可以使用这些仪器预先测试。
以下为使用GRL所推出的USB Type-C® Power Delivery EPR测试分析仪（GRL-USB-PD-C2-EPR）进行EPR Power Source项目的测试示例（TEST.PD.PS.EPR.SRC3.1、TEST.PD.PS.EPR.SRC3.2），并逐一介绍测项的重点检查项目。
TEST.PD.PS.EPR.SRC3.1 Multiple EPR Request Load Test
测试中C2-EPR为Sink，待测物（DUT）为Source。
Checkpoint 1
从Source_Capabilities中的EPR_模式_Capable bit确认待测物是否支持EPR（“1”代表支持），并且需与VIF（Vendor Information File）设定相符，如图1。
图1: Source Capabilities – EPR模式Capable bit setting（截自C2 Browser App）
Checkpoint 2
仪器检验进入EPR模式的程序是否符合规范，详细程序请参考开头提到的技术文章「USB-IF PD 3.1－EPR规格与进出EPR模式的程序」。
进入EPR模式之后，待测物发出EPR_Source_Capabilities，其中包含EPR PDO #8和#9，如图2。
图2: EPR_Source_Capabilities Message（截自C2 Browser App）
Checkpoint 3
仪器从第一组EPR PDO #8开始“Request”，请求电流为0.1A，仪器检验待测物是否“Accept”此信息，如图3。
图3: Accept–PDO#8 28V@0.1A（截自C2 Browser App）
Checkpoint 4
仪器检验在Accept后tPSTransition min（830ms）内待测物是否有发PS_RDY，如图4。
图4: tPSTransition实际经历时间307ms（截自C2 Browser App）
Checkpoint 5
若达成协议的PDO电流与先前PDO不同，仪器会在电流转换后检验VBUS电压是否有在vSrcNew（PDO Voltage*0.95~*1.05）或vAvsNew（RDO voltage *0.95~1.05）区间内。
Checkpoint 6
仪器回复GoodCRC对应待测物的Accept message，在tSrcTransition内VBUS应在vSrcNew或vAvsNew范围内。
Checkpoint 7
仪器检验PDO transition时，VBUS上升速率需在vSrcSlewPos（30mV/µs）内，下降速率需在vSrcSlewNeg（-30mV/µs）内，如图5。
图5: VBUS Positive Transition示意图（数据源参考自PD 3.1 Spec）
Checkpoint 8
仪器检验在tSrcSettle max（700ms）前，VBUS达到并保持在vSrcValid区间内，如图5。
Checkpoint 9
仪器检验在tSrcSettle max之后100ms，VBUS电压在vSrcNew或vAvsNew区间内，如图5。
Checkpoint 10
仪器检验vSrcNew或vAvsNew之前待测物没有发出PS_RDY
Checkpoint 11
仪器在PS_RDY后提高电流消耗，在100ms内，仪器检验待测物是否将VBUS电压维持在vSrcNew或vAvsNew区间内。
仪器以最大电流0%→25%→50%→75%→100%→75%→50%→25%→0%重复（checkpoint 4 ~ checkpoint 10）检验每一组EPR_PDO。
TEST.PD.PS.EPR.SRC3.2 EPR模式下的PDO Transition
测试中C2-EPR为Sink，待测物为Source。
Checkpoint 1
从Source_Capabilities中的EPR_Mode_Capable bit确认待测物是否支持EPR（1代表支持），并且需与VIF设定相符，如图1。
Checkpoint 2
仪器检验进入EPR模式的程序是否符合规范，详细程序请参考技术文章「USB-IF PD 3.1－EPR规格与进出EPR模式的程序」。
进入EPR模式之后，待测物发出EPR_Source_Capabilities，其中包含EPR PDO #8和#9，如图2。
仪器依照EPR PDO Sequence Table（表2）顺序对待测物“Request”每一组PDO，并在checkpoint 3 ~ checkpoint 8检验待测物行为是否符合规范。
表2: EPR PDO Sequence Table（数据源参考自PD 3.1 Spec）
以下为140W的待测物进行VBUS Transition测试的示例，PDO分别为5V@3A（#1）、9V@3A（#2）、15V@3A（#3）、20V@5A（#4）、EPR28V@5A（#8）、和EPR AVS 140W（15V~28V）（#9）。（请参考图6和表2）
图6: VBUS Transition实际测试Waveform（截自C2 Browser App）
Checkpoint 3
仪器Request各组PDO，并忽视未设定的PDO（示例中PDO #5 ~ #7），仪器检验待测物是否“Accept”此信息。
Checkpoint 4~10
同TEST.PD.PS.EPR.SRC3.1测试项目。
结论
自从USB-IF在PD 3.1推出EPR规格后，以往消耗或输出高功率的产品都能透过Power Delivery规范，在五脏俱全的Type-C接口上传输上限240W的电力。此一创举使得Type-C接口能广泛的应用在更多样的产品上；但也因为EPR支持功率提高和应用层面更广，在使用上的安全性与兼容性需要更严格的把关。虽然协会还未正式宣布EPR开放验证的日期，各大仪器厂商已开始遵照测试规范新增EPR测试项目，事不宜迟，赶紧拿起手边的待测物取得先机吧！
参考文献
- USB Power Delivery Specification Revision 3.1，Version 1.5，July 2022
- USB Power Delivery Compliance Test Specification Revision 1.4，Version 4，July 2022
作者
GRL台湾FAE技术工程师 缪传Wilson Miao
毕业于国立彰化师范大学工业教育与技术学系。 具USB-Type-C-Power Delivery相关测试经验，熟悉USB-IF PD Compliance测试规范。乐于协助客户PD测试以及GRL测试仪器设备相关问题。
本文件中规格特性及其说明若有修改恕不另行通知。
发布日期:2022/09/12 AN-220912-TW
