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【心得】認識USB-C介面的Rp阻抗定義及實際測量

樓主 trumpet trumpet
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USB-C因為能夠承受更高的電壓電流傳輸能力(標準5V/1.5A-5V/3A,USB PD模式5-20V/5A,USB PD 3.0 with PPS模式3-20V/5A),為了讓主控端(Host/DFP/Source)與裝置端(Device/UFP/Sink)能彼此了解最大電壓電流傳輸能力,在USB-C的硬體介面具備了CC(系統組態線),若是支援USB PD的裝置,則還會使用PD協議IC來進行單線雙向溝通

USB-C主控端CC透過使用Rp(上拉電阻,Pull-up Resistor),讓裝置端可以偵測其最大容許電流值,透過不同阻抗的Rp來設定最大電流,裝置端取用電流時就會進行限制,避免主控端發生超載

上面所講的CC組態機制,是內建在USB-C主控端的,但是目前使用仍舊相當廣泛的USB-A/Micro-USB硬體介面中並沒有CC接腳的存在,所以對於USB-A to USB-C的纜線,或是Micro-USB to USB-C轉接頭,必須要將CC的上拉電阻設置在纜線或是轉接頭上,讓USB-C裝置端可以正常偵測最大容許電流值
無論是USB 3.1/USB 2.0的USB-A to USB-C的纜線、Micro-USB to USB-C轉接頭、主控/電源端直出的USB-C接頭纜線,需要配上56kΩ±5%的CC終端阻抗,確保裝置僅能取用USB 2.0/USB 3.1介面預設的供電能力

介面預設的供電能力,USB 2.0為5V/0.5A,USB 3.1為5V/0.9A,裝置取用電流不超過此規範下,可避免主控端發生電源超載的現象,所以Rp阻抗的設定扮演重要的角色

以下對一些USB-A to USB-C纜線、Micro-USB to USB-C轉接頭、主控端直出USB-C線的CC上Rp阻抗值進行測試,依照標準值56kΩ±5%,量測出來的阻抗必須要在53.2kΩ至58.8kΩ之間

LLS日日欣USB-A to USB-C USB 3.1充電傳輸線,阻抗符合標準,為55.29kΩ

HTC U11plus隨附的USB-A to USB-C USB 2.0充電傳輸線,阻抗符合標準,為55.97kΩ

ON PRO UC-TCM12M USB-A to USB-C USB 2.0充電傳輸線,阻抗符合標準,為56.56kΩ

LLS日日欣Micro-USB to USB-C轉接頭,阻抗符合標準,為55.04kΩ

小米Micro-USB to USB-C轉接頭,阻抗符合標準,為56.33kΩ

三星S8隨附的Micro-USB to USB-C轉接頭,阻抗符合標準,為55.86kΩ

Tronsmart C4N1四合一USB-A/USB-C/Micro-USB組合式USB 2.0充電傳輸線,阻抗符合標準,為55.96kΩ

某一款外接盒隨附的USB-A to USB-C USB 3.1充電傳輸線,阻抗為21.709kΩ,表示其最大容許設定在5V/1.5A,使用在電腦標準USB埠上,裝置端可能會抽取超過5V/0.5A及5V/0.9A的容許值,造成電腦USB埠輸出超載

Tronsmart一款直出USB-C線的車用充電器,其規格為5V/3A輸出,測試其Rp阻抗為10.07kΩ,表示最大容許設定5V/3A,符合輸出規格標示


結論:
USB-A to USB-C充電傳輸線及Micro-USB to USB-C轉接頭的Rp阻抗設定,決定了裝置端可以取用的最大電流,尤其是電腦USB埠,因其輸出電流容許範圍更小,使用Rp阻抗正確的充電傳輸線/轉接頭,可以避免電腦USB埠/充電器/行動電源發生輸出超載狀況,確保使用及充電時的安全

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