Updates der USB Power Delivery 3.2 Spezifikation und Highlights der Zertifizierungstests

Author: Ramix Chang 張丞雅

Da die Anforderungen an USB Power Delivery (USB PD) mit der Weiterentwicklung der Technologie natürlich gestiegen sind, werden in diesem Artikel die neuesten Aktualisierungen der USB PD 3.2-Spezifikation sowie wichtige Testaspekte erläutert, deren Verständnis für Entwickler und Hersteller von Vorteil ist.

Updates der USB PD 3.2-Spezifikation und Versionskontrolle

• Die Einstellung der PD-Spezifikation in der Vendor Information File (VIF) muss mit der PD-Firmware übereinstimmen. Produkte, die diese Spezifikation nicht erfüllen, können die USB-IF-Zertifizierung nicht bestehen.
• Die USB PD 3.2-Spezifikation Version 1.0 wurde offiziell im Oktober 2023 veröffentlicht. Bis April 2025 wurden folgende Aktualisierung am Standard vorgenommen:
  
  • USB Power Delivery Specification R3.2 V1.1
  • USB Power Delivery Compliance Test Specification, Q4 2024
  • USB Type-C® Cable and Connector Specification, Release 2.4

USB PD-Tests basieren auf den oben genannten aktuellen Versionen, um sicherzustellen, dass die Testergebnisse den derzeitigen Spezifikationsanforderungen entsprechen.

Zur Unterstützung von Herstellern während dieser Übergangsphase hat die USB-IF-Organisation eine Übergangsfrist von 18 Monaten für Siliziumprodukte und 24 Monate für Endprodukte eingeräumt – bezogen auf das Veröffentlichungsdatum der jeweiligen USB PD-Spezifikation. Die Übergangsfrist für die Produktzertifizierung nach USB PD 3.1 wurde offiziell bis März 2026 verlängert. Diese Verlängerung gilt jedoch nur für USB PD R3.1 V1.8.

Die wichtigsten Daten sind im Folgenden aufgeführt:

Wichtige Testschwerpunkte

1. Fast Role Swap (FRS):
   • Fast Role Swap verbessert die Stabilität und Kontinuität der Stromversorgung, indem es Geräten ermöglicht, bei Änderungen auf der Stromversorgungsseite schnell die Rollen zu tauschen, ohne die Stromversorgung zu unterbrechen.
   • Der FRS Initial Sink-Test, der bereits seit einiger Zeit verfügbar ist, ist jetzt verpflichtend und erfordert die Verwendung einer Testlösung von Granite River Labs oder Teledyne LeCroy.
   • Während der FRS Initial Source-Test noch nicht zertifiziert werden kann, bewerten GRL-C2 EPR und Lecroy-Instrumente die Testpunkte, sodass die Hersteller interne Tests selbst durchführen können.
2. Adjustable Voltage Supply (AVS):
   • AVS (Adjustable Voltage Supply) ist ein Stromversorgungsmodus, der in USB PD 3.1/3.2 eingeführt wurde und es der Stromversorgung (Source) ermöglicht, die Ausgangsspannung innerhalb eines bestimmten Bereichs dynamisch anzupassen. Im Gegensatz zu früheren festen Spannungsstufen von 5V, 9V, 15V und 20V kann durch präzise Ausgangsspannungsregelung den Sicherheitsvorschriften und Anforderungen an die Energieeffizienz besser entsprochen werden. Dies ist besonders nützlich in Anwendungsszenarien, die eine präzise Spannungsregelung erfordern (wie Laptops, tragbare Geräte und Schnellladesysteme).
   • Die AVS-Testschritte wurden in der USB PD CTS-Version im dritten Quartal 2024 aktualisiert. Die USB PD 3.2-Spezifikation verlangt, dass alle Produkte mit einer Stromversorgungsleistung von mehr als 27W den SPR AVS-Modus unterstützen.
   • AVS-Spannungsbereiche für SPR:
     
     • 9V bis 15V für SPR-Quellen bis 45W
     • 9V bis 20V für SPR-Quellen über 45W
   • Die einstellbare Spannung kann in 100mV-Schritten kalibriert werden.

Auszug aus der USB Power Delivery Spec R3.2 V1.1

3. Geteilte Leistung / Shared Capacity:

• • Bitte beachten Sie die Beschreibung in Abschnitt 4.8.6 USB Type-C® Multi-Port Chargers in der USB Type-C Cable and Connector Spec R2.4. (Download-Link)
  • Wenn das Produkt mehr als zwei Anschlüsse hat und Shared Power unterstützt, muss der Shared Capacity Interoperabilitätstest zur USB PD-Konformitätszertifizierung hinzugefügt werden. Bitte besuchen Sie die GRL-Website für weitere Details zur Testsoftware. (Webseite)
  • Shared Capacity Power Delivery-Produkte müssen die Discover Identity response message  implementieren und das DFP VDO zur Verfügung stellen.
  • Das DFP VDO Port Number-Feld muss mit dem Port_Label-Feld in der VIF übereinstimmen.
  • Während ein nicht angeschlossener USB Type-C®-Anschluss nicht verpflichtet ist, 7.5W Leistung vorzuhalten, muss er mindestens 7.5W Leistung innerhalb von 3 Sekunden nach dem Anschluss eines Geräts bereitstellen.
  • Testanforderungen:
    • Die Befehle der BIST Shared Capacity Enter Mode und BIST Shared Capacity Exit Mode müssen ausgeführt werden.
    • Die dynamische Stromverteilungsstrategie muss während des Tests temporär deaktiviert werden, um einen Zustand der Einzelanschluss-Stromverteilung (Assured Port) zu simulieren.
    • Die Wiederherstellung der Stromversorgung darf nicht über Hard Reset, Error Recovery oder Disabled erfolgen.
  • Beispiel für Shared Capacity Power Sharing (Siehe USB Type-C® Specification Tabelle 4-23 für Details)
    
    • High-to-Low Allokation: Der zuerst angeschlossene Anschluss kann seine maximale PDP (PD Power) erhalten, und der Rest wird gemäß der verbleibenden Leistung zugewiesen.
    • Gleichmäßige Verteilung: Wenn zwei Anschlüsse verbunden sind, kann jeder Anschluss die Hälfte der maximalen PDP erhalten.

Auszug aus USB Type-C® Cable and Connector Spec R2.4.

4. Extended Power Range (EPR):

• • Das EPR-Testprogramm deckt folgende Produkte ab::
    • Unterstützt einen EPR Source Port und mehrere SPR Source Ports.
    • Unterstützt mehrere EPR Sink Ports.
  • EPR Multiple Source Port ist derzeit noch nicht zur Zertifizierungsprüfung zugelassen.

Zusammenfassung der USB PD 3.2 Spezifikation und Test-Highlights

Erweiterte Stromversorgungsunterstützung mit USB PD 3.2

Die USB PD 3.2-Spezifikation verbessert die Unterstützung der Stabilität der Stromversorgung, Flexibilität und Multi-Port-Geräte und stellt klare Testanforderungen für Technologien wie FRS, AVS, Stromverteilung und EPR zur Verfügung. Bei der Entwicklung von USB PD-Geräten mit mehr als 27W müssen Entwickler besonders auf die AVS-Implementierung und Zertifizierungsanforderungen achten, während sie gleichzeitig mit den neuesten USB-IF-Testvorgaben und Übergangsfristen vertraut sein sollten. Mit der Weiterentwicklung der automatisierten Testtools werden zukünftige Zertifizierungsprozesse anspruchsvoller und strenger. Sie bilden ein zentrales Glied dafür, ob ein Produkt erfolgreich auf den Markt gebracht werden kann.

Quellen

• USB Power Delivery Specification R3.2 V1.1
• USB Power Delivery Compliance Test Specification, Q4 2024
• USB Type-C Cable and Connector Specification, Release 2.4
• USB Type C Functional Test Specification, Revision 0.91

Autor

GRL Taiwan Engineer Ramix Chang

Master-Abschluss von der National Chiao Tung University

Mit fast drei Jahren Testerfahrung ist Chang mit Thunderbolt PD, USB-IF PD Compliance und anderen Testvorschriften vertraut. Derzeit ist sie für USB PD-Tests bei GRL Taiwan verantwortlich und ist für Kunden bei Testproblemen jederzeit verfügbar, um ihnen die Zertifizierung zu erleichtern.