Granite River Labs, GRL
Wilson Miao
PD 3.1(Power Delivery 3.1)의 새로운 테스트 사양과 EPR(Extended Power Range)의 power supply사양과 관련하여 고객이 가장 많이 제기하는 질문은 "PD 3.1 인증을 받기 위해 EPR 사양을 지원해야 하나요?"입니다. "PDO(Power Data Object) 이것이 가능한가?", "이제 EPR이 인증을 위해 열려 있습니까?". 질문에 답하기 위해 GRL은 전문 기술로 이 아티클에서 EPR 제품 사양에서 인증 시에 이르기까지 모든 종류의 문제를 요약하겠습니다.
EPR 전원 규격 도입 이후 다양한 제조사에서 100W 이상을 지원할 수 있는 제품을 잇따라 개발해 왔으며 그 중 외부 전원 공급 장치(Adapter)가 가장 인기를 끌고 있습니다. Provider only(전원단)의 역할을 하는 Adapter의 경우 PDO 설정이 매우 중요하며, 100W 이상의 대용량 전원 사양과 다양성을 추구하는 것 외에도 사양에 맞는지 주의가 필요합니다.
표 1: EPR 모드의 PDO 조합
EPR은 고정(고정 PDO)과 가변 전압(AVS APDO, 가변 전압 공급 증강 PDO)으로 구분됩니다. EPR은 20V 미만의 SPR(Standard Power Range) 사양 PDO를 포함해야 하므로 EPR_Source_Capabilities는 최대 PDO 그룹 수를 7에서 13으로 조정하여 EPR이 보다 다양한 전원 공급 기능을 가질 수 있도록 합니다.
위 표에 지정된 PDO 외에도 제품의 호환성을 높이고 특정 전원 공급 장치 요구 사항을 충족하려면 사용자 지정 PDO를 설정할 때 다음 사양을 따르십시오.
EPR은 Protocol 협의층의 신규 테스트 항목 외에 파워소스의 전력 공급 능력 테스트 항목이 많은 관심을 받았습니다. 현재 협회의 시험 규격이 계속 수정되고 있고, 각종 기기 및 장비도 협회의 승인을 기다리고 있지만 현재 기기 및 장비의 시험 방법은 기존 시험규격을 참조하여 설계되었습니다. 협회가 인증을 열기 전에 이러한 기기를 사용하여 사전 테스트할 수 있습니다.
다음은 GRL에서 출시한 USB Type-C® Power Delivery EPR 테스트 분석기(GRL-USB-PD-C2-EPR)를 이용한 EPR Power Source 프로젝트의 테스트 샘플(TEST.PD.PS.EPR.SRC3.1, TEST.PD.PS.EPR.SRC3.2)이며, 테스트 항목의 주요 검사 항목을 하나씩 소개합니다.
테스트에서 C2-EPR은 Sink이고 분석물(DUT)은 Source입니다.
Source_Capabilities의 EPR_모드_Capable bit에서 분석물이 EPR을 지원하는지 확인하고("1"은 지원을 나타내며, 그림 1과 같이 VIF(Vendor Information File) 설정과 일치해야 합니다.
그림1: 소스 기능 - EPR 모드 가능 비트 설정 (C2 브라우저 앱)
기기는 EPR 모드에 들어가는 절차가 사양을 충족하는지 확인합니다.
EPR 모드에 들어간 후 DUT는 그림 2와 같이 EPR PDO #8 및 #9를 포함하는 EPR_Source_Capabilities를 발행합니다.
그림 2: EPR_Source_Capabilities Message (C2 Browser App에서 캡처)
계측기는 EPR PDO#8의 첫 번째 그룹에서 'Request'를 시작하고 요청 전류는 0A이며 계측기는 그림 3과 같이 DUT가 'Accept'인지 확인합니다.
그림 3: Accept – PDO#8 28V@0.1A (C2 브라우저 앱)
기기는 그림 4와 같이 Accept 후 tPS Transition min(830ms) 내에서 DUT가 PS_RDY를 전송하는지 확인합니다.
그림 4: PSTransition 실제 경과 시간은 307ms 입니다. (C2 브라우저 앱)
합의된 PDO 전류가 이전 PDO와 다른 경우 계측기는 전류 변환 후 VBUS 전압이 vSrcNew(PDO Voltage*0.95~*1.05) 또는 vAvsNew(RDO voltage*0.95~1.05) 범위 에 있는지 확인합니다.
기기는 GoodCRC의 DUT에 해당하는 Accept 메시지로 응답하고 tSrc Transition 내에서 VBUS는 vSrc New 또는 vAvs New 범위 내에 있어야 합니다.
계측기가 PDO 전환을 테스트할 때 그림 5와 같이 VBUS의 상승 속도는 vSrcSlewPos(30mV/µs) 이내여야 하며 하강 속도는 vSrcSlewNeg(-30mV/µs) 이내여야 합니다.
그림 5: VBUS 포지티브 전환의 개략도(데이터 소스는 PD 3.1 사양)
계측기는 VBUS가 그림 5와 같이 tSrcSettlemax(700ms) 이전의 vSrcValid 구간에 도달하여 유지되는지 확인합니다.
계측기는 그림 5와 같이 최대 tSrcSettlemax 이후 100ms 후 VBUS 전압이 vSrcNew 또는 vAvsNew 간격 내에 있는지 확인합니다.
DUT는 기기가 vSrcNew 또는 vAvsNew를 검사하기 전에 PS_RDY를 보내지 않습니다.
계측기는 PS_RDY 후 전류 소비를 증가시키며, 100ms 이내에 DUT는 VBUS 전압을 vSrcNew 또는 vAvsNew 범위에서 유지하는지 확인합니다.
기기는 최대 전류 0% → 25% → 50% → 75% → 100% → 75% → 50% → 25% → 0% 반복(checkpoint 4~checkpoint 10)으로 EPR_PDO의 각 그룹을 테스트합니다.
테스트 중 C2-EPR은 Sink, DUT는 Source입니다.
Source_Capabilities의 EPR_Mode_Capable 비트에서 DUT가 EPR을 지원하는지 확인하고(1은 지원을 의미) 그림 1과 같이 VIF 설정과 일치해야 합니다.
장비는 EPR 모드에 들어가는 절차가 사양을 충족하는지 확인합니다.
EPR 모드에 들어간 후 DUT는 그림 2와 같이 EPR PDO #8 및 #9를 포함하는 EPR_Source_Capabilities를 전송합니다.
EPRPDO Sequence Table(표 2)의 순서에 따라 분석물 'Request'의 각 PDO 그룹을 테스트하고 테스트 대상의 동작이 checkpoint 3~checkpoint 8 사양에 맞는지 확인합니다.
표 2: EPR PDO Sequence Table(PD 3.1 사양의 소스 참조)
다음은 140W DUT에 대한 VBUS 전환 테스트의 예입니다. PDO는 각각 5V@3A(#1), 9V@3A(#2), 15V@3A(#3), 20V@5A(#4), EPR 28V@5A(#8), EPRAVS 140W(15V~28V)입니다.(그림6 및 표2 참조)
그림6: VBUS 전환 실제 테스트 파형 (C2 브라우저 앱）
계측기는 각 PDO 그룹을 요청하고 설정되지 않은 PDO(예제에서는 PDO #5 ~ #7)를 무시하고 계측기는 DUT가 "수락"인지 확인합니다.
TEST.PD.PS.EPR.SRC 3.1의 테스트 항목과 동일합니다.
USB-IF가 PD 3.1에서 EPR 사양을 출시한 이후, 이전에 고전력을 소비하거나 출력하는 제품은 Power Delivery 사양을 통해 잘 갖춰진 Type-C 인터페이스를 통해 최대 240W의 전력을 전송할 수 있습니다. 이 이니셔티브는 Type-C 인터페이스가 다양한 제품에 널리 사용될 수 있도록 하는 동시에 EPR이 더 높은 전력과 광범위한 애플리케이션 수준을 지원하기 때문에 인해 사용상의 안전성과 호환성에 대한 보다 엄격한 확인이 필요합니다. 협회는 공식적으로 EPR 공개 검증 날짜를 발표하지 않았지만 주요 기기 제조업체는 테스트 사양에 따라 새로운 EPR 테스트 항목을 추가하기 시작했습니다.
Reference
Author
GRL 대만 FAE 기술 엔지니어 Wilson Miao
국립 장화사범대학 공업교육 및 기술학과를 졸업
USB Type-C 파워 딜리버리 관련 테스트 경험, USB-IF 파워 딜리버리 컴플라이언스 테스트 사양에 익숙합니다. 파워 딜리버리 테스트 및 GRL 테스트 장비 관련 문제를 지원합니다.
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출시일 2022/09/12 AN-220912-TW