發佈日期:2024/9/24
發佈單位:iST宜特
欧盟即将于2024年底强制要求电子产品统一采用 USB Type-C 接口,随着截止日期日益逼近,企业如何才能确保产品顺利符合 IEC 62680 规范,维持在欧盟市场中的竞争力呢?
USB Type-C 正迅速成为全球通用的接口标准。根据欧盟2022年12月7日正式发布有关通用充电器的修订指令Directive(EU) 2022/2380,除了笔记本电脑于2026年4月28日才开始适用外,其他12类可充电无线装置 ( Radio Equipment ),包括手机、平板、数字相机、耳机及耳麦、手持游戏机、可携式喇叭、电子阅读器、键盘、鼠标、可携式导航设备以及入耳式耳机,将从2024年12月28日起须统一采用 USB Type-C 充电接口。这将大大提高设备之间的兼容性,为消费者提供更方便的充电解决方案,并减少电子废弃物的产生。
根据这一指令,所有相关设备需配备符合 IEC 62680-1-3:2021 (USB Type-C® Cable and Connector Specification) 标准的 Type-C 电线进行充电。此外,对于充电电压超过5伏特、电流超过3安培或功率超过15瓦的设备,则须符合 IEC 62680-1-2:2021 (USB Power Delivery specification) 标准,以确保这些设备能够快速充电,并能在各种充电环境中保持高效运行。
USB-IF (USB Implementers Forum,简称USB-IF) 协会,为提供OEM/ODM厂商一个简便且具成本效益的测试流程,针对欧盟关注的 USB Type-C 装置在「充电功能」上的要求,于2024年八月底紧急推出了符合 IEC 62680 测试规范的正式计划 ( the USB-IF Conformity to IEC 62680 (USB) Specifications Program )。本篇宜特小学堂将火速解读测项,并分享宜特信号测试实验室实际为客户进行测试的案例,为您的产品前进欧盟市场,提供最实用的信息。
一、 为符合欧盟Type-C规范,USB-IF最新公布的IEC 62680测试指南
USB-IF 从 IEC 62680 (USB) 规范繁复的测项中,针对欧盟对 Type-C 接口充电效能的要求,去芜存菁定义了一组最基本的必要测试,测试内容可见 USB-IF 官网连结。
二、Conformity to IEC 62680测试规范解读
欧盟Directive(EU) 2022/2380 指令的宣告,意在补充 RED ( Radio Equipment Directive) 2014/53/EU 的 3.3(a) 条款中针对通用充电接口的具体要求,确保13类可充电无线设备统一采用 USB Type-C 充电接口。宜特信号测试实验室为您解读以下符合 Conformity to IEC 62680 规范的三大测试项目。
(一)USB Type-C 功能测试规范(USB Type-C Functional Test Specification):
此测试项目主要是检查 USB Type-C 装置是否符合 USB Type-C 规范要求。测试内容涵盖多种不同的 USB Type-C 操作模式,包括:
- UPF/DFP(Upstream Facing Port / Downstream Facing Port):
测试设备在担任 Host 或 Device 角色时的功能和兼容性。 - DRP(Dual Role Port):
检查设备是否能在 Host 或 Device 角色间切换。 - USB Power Delivery (PD):
确保设备能够正确支持 USB Power Delivery SPR (Standard Power Range/标准功率范围,简称SPR) 或 EPR (Extended Power Range/扩展功率范围,简称EPR),管理电力交换和通信。
这些测试的目标是确保 USB Type-C 装置能在不同设备间正确运作,并且符合电气和计时要求,以建立稳定的功能连接。
(二)USB 电力传送合规性测试规范(Power Delivery Compliance Test Specification:
这部分的测试是确保 USB Type-C 装置符合 USB Power Delivery 3.1 的规范要求,如果产品支持 Power Delivery,就需要执行这项测试,具体包括:
- 电压、电流、电力的要求:
检查设备是否符合 USB Power Delivery (PD) 规范中定义的不同电压与电流的要求。 - 不同模式下的功能测试:
特别是在 PD2 Mode 和 PD3 Mode 下,测试设备的功能和向下兼容性,确保设备能够在不同的 PD 模式中正确运作。
这些测试旨在确保 USB Type-C 装置在提供电力时,能够满足规范要求,从而确保设备在实际使用中的安全性和稳定性。
(三)USB 电源测试规范(Source Power Test Specification):
这些测试是用来验证 USB Type-C 接口作为电源供应端时的各项功能。如果产品具备Source Power能力,就需要执行以下测试,测试内容包括:
- 负载测试 (Load Test):
检查设备在不同负载下的电压和电流变化。 - USB Power Delivery 电压和电流转换:
确保设备能够根据不同需求进行电压和电流的转换,并符合 USB PD 规范。 - 过电流保护 (Over Current Protection,简称OCP):
检查设备在过电流情况下是否能够启动保护机制,防止损坏。 - Multi-Port 装置的电力分配和管理:
对于具有多个 Type-C Port 的设备,测试其在多个 Port 同时使用时的电力分配和管理功能。 - PPS电压与限电流测试
PPS(Programmable Power Supply/可编程电源供应,简称PPS)的测试目的主要是评估装置在动态调整充电电压和电流时,是否符合USB Power Delivery(PD)规范。具体来说,这些测试会检验装置是否能够根据PD协议中定义的功率配置,正确地逐步调整电压并限制电流,如果产品支持PPS,就需要执行这项测试。
这些测试的目的是确保 USB Type-C 电源在实际使用中能够安全、稳定、可靠地提供所需的电力,并且在多 Port 装置的情况下,各个 Port 之间的电力分配和管理也符合规范要求。
- UPF/DFP(Upstream Facing Port / Downstream Facing Port):
三、宜特案例分享
宜特信号测试实验室透过符合 USB-IF 规范的测试仪器进行测试,并撷取过程中未通过的信息,提供给客户进行除错(debug),帮助客户最终取得相关证书。以下将分享两个案例:
(一)案例一 : 合规测试规范变动导致测试误判的问题排查
在产品测试过程中,可能因为合规测试规范(Compliance Test Specification,简称CTS)更动或是尚未定义,造成测试仪器误判而未能通过测试。透过侧录的信息 (Trace or Log) 检查未通过的结果与 CTS 似乎有冲突,宜特信号测试实验室将此现象反应给仪器商进行讨论,确认出真正的问题之外,亦会在每周和 USB-IF 协会的在线会议确认是否有类似问题已被提出工程变更请求(Engineering Change Request,简称ECR),未来是否有机会修正为工程变更通知 (Engineering Change Notice,简称ECN),并进而修订CTS,减少客户 debug 时间。
(二)案例二 : 负载测试中 Vbus 电压过低问题的分析与解决
进行负载测试时 (Load Test),Vbus 过低且未在规范要求的时间内恢复到合适的电压范围,如图一,若 Vbus 低于 4.75V (VSrcNew(min)) 且未能在 tSrcTransient 内拉回至 4.75V 以上。仪器就会判定产品未能通过负载测试,这种情况可能导致装置无法正常工作。遇到这样的情形,宜特信号测试工程师会说明规范,让客户了解未通过的原因,协助客户对症下药,缩短 debug 时间。
图一:tSrcReady 后,Vbus 可以在 vSrcNew 和 vSrcValid 之间存在的时间不应超过 tSrcTransient 所定义的时间限制。(图片来源:USB-IF官网)
当负载(load)高于或低于 60mA 时,Source 输出电压在应对负载瞬态变化时必须遵守以下规范(表一):
- 负载高于或等于60mA的情况:
Source 输出电压必须在负载瞬态变化后的5毫秒内,回到介于 vSrcNew 和 vSrcValid 之间的范围内。 - 负载低于60mA的情况:
Source 输出电压必须在负载瞬态变化后的150毫秒内,回到介于 vSrcNew 和vSrcValid 之间的范围内。
表一:当负载(load)高于或低于60mA时,Source输出电压在应对负载瞬态变化时的规范
(图片来源:USB-IF官网)图二:因Vbus过低且未在规范要求的时间内恢复到合适的电压范围,因此仪器判定未能通过测试。红线代表未通过的区段
(图片来源:宜特科技)- 负载高于或等于60mA的情况:
四、如何进行USB-IF Conformity to IEC62680?
USB-IF 为了有效管理和追踪 USB 产品设备,将审查所有提交的测试结果并提供正式的批准。OEM/ODM 厂商可将其 USB Type-C 产品提交至 USB-IF 授权的独立测试实验室 (Independent Test Labs,简称 ITLs) 进行正式测试。厂商需要先取得 Vendor ID(VID),VID 可以透过成为 USB-IF 会员或购买取得。有了 VID 后就能进入 USB-IF 网站中登录产品,USB-IF 会分配给该产品一个 Test ID (TID) 标识符,用于追踪该产品的测试和认证记录,接着就能开始进行 Conformity 测试。通过测试的产品会被公开登录在 USB-IF 网页上的 IEC 62680 Conformity 名单中,并收到来自 USB-IF 证明产品符合 IEC 62680 (USB) 规范的通知信 (图三)。
图三:产品通过IEC62680的测试后,USB-IF寄给厂商的正式通知
(图片来源:USB-IF)
虽然 USB-IF Conformity to IEC 62680 (USB) 为 OEM/ODM 厂商提供了一个正式的测试途径,以符合欧盟指令,但需要注意的是,这与完整的 USB-IF 认证计划有所不同。USB-IF 认证计划提供了更为全面的测试,不仅能证明产品符合欧盟对充电功能的要求,还能验证其在数据传输、可靠性和互操作性方面是否达到 USB-IF 的标准。通过完整认证的产品有资格使用消费者熟知且信任的 USB 认证标章,而仅通过 USB-IF Conformity to IEC 62680 (USB) 规范计划的产品则无法使用该标章。尽管如此,该新计划仍能协助 OEM/ODM 厂商快速测试其产品,进一步推动进入欧盟市场的进程。
宜特科技已取得USB-IF最新的Power Delivery 3.1技术,并为USB Power Delivery(PD)正式认证测试实验室(ITL),可协助厂商验证上述13类产品的Type-C可充电无线装置符合 IEC 62680规定,顺利取得USB-IF Conformity to IEC 62680。如果厂商希望获得 USB-IF Logo 认证,宜特也能提供完整的USB Compliance Test,确保产品具有更全面的保障。
此外,宜特亦可提供USB / DisplayPort / HDMI / VESA DisplayHDR 等多项标准测试及官方认证服务。针对各式各样不同的客户产品功能,宜特能客制化制定相关测试项目,并依循着使用者角度,设计出专业详细的测试步骤,找出产品问题点,协助客户解决棘手问题。
本文与长久以来支持宜特的您分享经验,若您有任何信号测试相关问题,或是想要更进一步了解细节,欢迎洽询宜特信号测试实验室 +886-2-2792-2890分机2705 黄先生 │Email: web_si@istgroup.com;marketing_tw@istgroup.com