USB Power Delivery 3.2仕様の更新と認証テストの要点

著者： Ramix Chang 張丞雅

USB Power Delivery（USB PD）の要件は、技術の進化とともに高度化しています。本記事では、USB PD 3.2仕様の最新アップデート内容と、開発者および製造業者が理解しておくべき主要なテスト項目について解説します。

USB PD 3.2仕様の更新とバージョン管理

• Vendor Information File（VIF）設定におけるPD仕様バージョンは、PDファームウェアと一致していなければなりません。仕様に準拠していない製品は、USB-IFの認証を通過することができません。
• USB PD 3.2仕様バージョン1.0は2023年10月に正式リリースされており、2025年4月時点で以下のように仕様が更新されています：
  
  • 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のテストは、上記の最新版バージョンに基づいて実施され、製品のテスト結果が現行仕様要件を満たしていることを保証します。

移行期間を支援するため、USB-IF協会はUSB PD仕様バージョンのリリース日を基準に、シリコン製品には18か月、最終製品には24か月の猶予期間を設けています。USB PD 3.1製品の認証猶予期間は2026年3月まで延長されることが公式に発表されています。ただし、この猶予はUSB PD R3.1 V1.8に限定されています。

主要な日付の詳細は以下の通りです：

テストの注目ポイント

1. Fast Role Swap (FRS):
   • Fast Role Swapは、電源側で変化が生じた際に、デバイスが電源供給を中断することなく素早く役割を切り替えることで、電源供給の安定性と継続性を向上させます。
   • 既に利用可能だったFRS Initial Sinkテストは現在では必須となっており、Granite River LabsまたはTeledyne LeCroyのテストソリューションを使用する必要があります。
   • FRS Initial Sourceテストはまだ認証を受けることはできませんが、GRL-C2 EPRおよびLecroyの機器ではテスト項目の評価が可能であり、メーカーが自社で内部テストを行うことができます。
2. Adjustable Voltage Supply (AVS):
   • AVS（可変電圧供給）は、USB PD 3.1/3.2で導入された電源供給モードであり、電源（Source）が特定の範囲内で出力電圧を動的に調整することを可能にします。従来の5V、9V、15V、20Vといった固定レベルとは異なり、正確な出力電圧制御により、安全規制や省エネルギー認証の要件をより良く満たすことができます。これは、ノートPC、携帯端末、高速充電システムなど、正確な電圧制御が必要なアプリケーションシナリオで特に有効です。
   • AVSのテスト手順は、2024年第3四半期のUSB PD CTSバージョンで更新されました。USB PD 3.2仕様では、27Wを超える電源供給能力を持つすべての製品にSPR AVSモードの対応が求められます。
   • SPR AVS電圧範囲：
     
     • 9V～15V：最大45WのSPR Sourceに適用
     • 9V～20V：45Wを超えるSPR Sourceに適用
   • 可変電圧は100mV単位で調整可能です。

USB Power Delivery Spec R3.2 V1.1より抜粋

3. 共有容量または共有電力：

• • USB Type-C Cable and Connector Spec R2.4のセクション4.8.6「USB Type-C® Multi-Port Chargers」の説明を参照してください。（ダウンロード）
  • 製品が2つ以上のポートを有し、共有電力をサポートしている場合は、USB PDコンプライアンステストにShared Capacity Interoperability Testを追加する必要があります。テストソフトウェアの詳細はGRL公式ウェブサイトをご確認ください。（ウェブサイト）
  • Shared Capacity Power Delivery製品は、Discover Identity応答メッセージを実装し、DFP VDOを提供する必要があります。
  • DFP VDOのPort Numberフィールドは、VIFのPort_Labelフィールドと一致していなければなりません。
  • 未接続のUSB Type-C®ポートについては、7.5Wの電力を予約する必要はありませんが、接続されたデバイスに対しては3秒以内に少なくとも7.5Wの電力を供給しなければなりません。
  • テスト要件：
    
    • BIST Shared Capacity Enter ModeおよびBIST Shared Capacity Exit Modeコマンドを実行する必要があります。
    • テスト中は、動的電力共有戦略を一時的に無効にし、単一ポートの電力割当状態（Assured Port）をシミュレートする必要があります。
    • 電力の再配分では、Hard Reset、Error Recovery、Disabled状態は使用してはなりません。
  • Shared Capacity電力共有の例（詳細はUSB Type-C® Specificationの表4-23を参照）：
    
    • 高から低までの割り当て：最初に接続されたポートが最大PDP（PD Power）を取得し、残りは残り電力に応じて割り当てられます。
    • 均等分配：2つのポートが接続されている場合、各ポートに最大PDPの半分が割り当てられます。

USB Type-C® Cable and Connector Spec R2.4より抜粋

4. Extended Power Range (EPR):

• • EPRテストプログラムは以下の製品を対象とします：
    
    • 1つのEPR Sourceポートと複数のSPR Sourceポートをサポート
    • 複数のEPR Sinkポートをサポート
  • EPR Multiple Source Portは、現時点では認証テストが承認されていません。

USB PD 3.2仕様とテストハイライトのまとめ

USB PD 3.2による電源供給の強化

USB PD 3.2仕様は、電源供給の安定性、柔軟性、多ポート対応をさらに強化し、FRS、AVS、電力共有、EPRなどの技術に対する明確なテスト要件を提供しています。27Wを超えるUSB PDデバイスを設計する際は、AVSの実装と認証要件に特に注意を払い、USB-IFの最新テストポリシーと猶予期間スケジュールを把握しておく必要があります。自動化テストツールの進化により、今後の認証プロセスはより洗練され厳格になり、製品の市場投入における鍵となるでしょう。

参考文献

• 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

著者

GRL台湾 エンジニア　Ramix Chang

国立交通大学大学院

Thunderbolt PD、USB-IF PDコンプライアンス、その他のテスト規格での約3年の経験を持ち、現在はGRL台湾にてUSB PDテストを担当し、顧客が認証をスムーズに取得できるよう、テストに関する課題解決をサポートしています。