Test de conformité d'alimentation électrique USB avec des oscilloscopes Rohde & Schwarz

Votre tâche

Confirmer la négociation de puissance appropriée entre deux interfaces USB Type-C, avec le test de conformité d'alimentation électrique via USB. Outre la conformité de couche PHY, la conformité de protocole pour tous les types de topologies système doit également être testée.

Contexte

Alimentation électrique via USB

L'USB Implementers Forum (USB-IF) avancé USB 2.0et USB 3.1avec la spécification d'alimentation électrique USB. Cette spécification permet l'alimentation électrique flexible jusqu'à 100 W(jusqu'à 20 Vet 5 A). L'alimentation électrique USB fonctionne plus efficacement avec l'USB-IF défini par des connecteurs USB Type-C et un câblage qui sont certifiés jusqu'à USB 3.1Gen 2débit de données (10 Gbps). La nouvelle conception prend en charge l'orientation inversée de la prise pour un branchement facilité. Le connecteur USB Type C double face à 24 broches comprend des voies de transmission de données à haute vitesse et une interface d'alimentation électrique améliorée. Les hôtes, dispositifs et accessoires USB négocient les possibilités d'alimentation électrique via le protocole de communication USB PD qui s'exécute sur le récent canal de configuration (CC). Ce soi-disant handshake (négociation) confirme la relation fournisseur-consommateur et vérifie le profil de puissance maximale possible. Le diagramme ci-dessous explique les différentes topologies USB PD prises en charge pour les fournisseurs de puissance, les consommateurs d'énergie ou les dispositifs à double rôle.

Les interfaces USB Type-C fournissent la puissance via quatre paires de broches d'alimentation (V_bus). L'USB-IF a défini cinq profils USB PD différents avec lesquels travaillent l'industrie.

Les adaptateurs et câbles entièrement équipés USB Type-C sont électroniquement marqués (e-mark) et contiennent une puce de fonction ID qui est accessible via l'interface CC. Le test de la fonctionnalité e-mark fait partie de la spécification de test de conformité d'alimentation électrique USB (CTS).

Intégrité de BMC PHY

Le protocole USB PD sur l'interface de communication CC utilise un encodage du code de marque biphase (BMC) pour échanger les profiles de puissance entre deux USB Type-Ccontrôle à distance disponibles.

Pour assurer l'interopérabilité entre les composants et périphériques USB, et pour éviter tout dommage dû à la surtension et au courant, il est important que le signal BMC soit communiqué comme spécifié dans la norme. La signalisation BMC PHY est par conséquent testée avec des masques de conformité. Les séquences de signaux modulées des « un » et « zéro » logiques sont évaluées séparément dans les deux profils de masques distincts présentés en page suivante.

Masque de régime et de conformité de signaux USB PD BMC pour « un » (à gauche) et « zéro » (à droite)

Solution Rohde & Schwarz

Le test de conformité USB PD confirme une négociation de puissance appropriée sur la liaison CC des interfaces USB Type-C à des fréquences de 270 kbpsà 330 kbpset vérifie la qualité de l'alimentation électrique sur les broches Vbus. Les paramètres clés de sélection pour un oscilloscope, en tant qu'outil d'acquisition de signal principal pour le test de conformité USB PD, sont une gamme dynamique de mesure élevée, une acquisition et un traitement rapides, ainsi qu''une entrée native 1 MΩpour les sondes de courant.

Rohde & Schwarzpropose, en collaboration avec son partenaire industriel Granite River Labs (GRL), une solution de test de conformité utilisant l'oscilloscope R&S^®RTE ou le R&S^®RTO. Le logiciel d'analyse GRL-USB-PD de GRL contrôle l'équipement de test et exécute les tests électriques et de protocole.

Configurations de tests

La configuration de test dépend du rôle du dispositif sous test. Dans tous les cas, l'oscilloscope R&S^®RTE ou R&S^®RTO acquiert les formes d'ondes USB PD pour l'analyse de conformité et la vérification de protocole. Pour la mesure de tension (V_bus) et de courant (I_L) sur l'alimentation du bus_V, une sonde de tension passive et une sonde de courant sont nécessaires. Une autre sonde de tension se connecte à la liaison de communication CC. Le test des câbles et adaptateurs USB Type-Cse concentre sur la validation du code e-marksur la liaison CC du signal.

Outil de test de conformité USB-GRL-PD

GRL développé GRL-USB-PD, le logiciel de test de conformité USB PD, basé sur l'USB Type-CCTS. L'outil utilise les formes d'ondes acquises pour générer des diagrammes de l’œil pour le test de masque de conformité et effectuer des mesures pour le test de paramètres électriques. Il décode également les signaux BMC pour les tests de protocole. Pour les câbles et adaptateurs USB Type-C, l'outil GRL-USB-PDprend en charge les tests de conformité USB Type-Ce-mark. En combinaison avec le contrôleur de test GRL USB Type-C, le logiciel GRL-USB-PDfournit une solution de test de conformité complète automatisée. À la fin des tests, le logiciel génère un rapport de test complet.

Le logiciel GRL-USB-PD couvre les tests suivants :

• Conformité de couche physique électrique (BMC-PHY)
  • Diagramme de l'œil
  • Mesures temporelles (par exemple débit binaire, temps de montée)
  • Vérification CRC
• USB PD - Conformité et décodage de protocole (BMC-PROT)
  • Décodage de paquets sur ligne CC
  • Décodage VDM pour câbles et adaptateurs USB Type-C
• Tests de source d'alimentation / dissipateur (BMC-POW)

Contrôleur de test USB Type-C

Matériel contrôleur de test USB Type-C développé par GRL (GRL-USB-PD-C1). Il aune fonctionnalité de contrôleur USB PD intégrée, une alimentation pour le test de consommation et fournit une connectivité au DUT et à l'équipement de test restant. Le contrôleur configure le dispositif sous test pour envoyer des réponses USB PD appropriées pour le test de conformité.

Charge E

Une charge distincte doit être appliquée à chaque profil de puissance testé, afin de s'assurer que le fournisseur USB PD délivre une puissance suffisante. Les charges électroniques de Chroma Systems Solutions, par exemple, sont capables de simuler différents scénarios de puissance.

Capacités de test USB supplémentaires avec les oscilloscopes R&S®RTE et R&S®RTO

Test de conformité USB 2.0

Doté de l'option R&S^®RTO-K21Option de test de conformité USB 2.0, et avec le montage de test de conformité USB R&S^®RT-ZF1, le R&S^®RTO peut être utilisé pour le test de conformité USB 2.0/1.1/1.0et des interfaces HSIC. En se basant sur le R&S^®ScopeSuite, le test de conformité est entièrement automatisé et propose une flexibilité complète pour le débogage, le test et la certification de conformité.

Déclenchement et décodage USB 2.0

Les récepteurs de test EMI^®L'option RTE-K60/RTO-K60 pour le R&S^®RTE/RTO prend en charge le déclenchement et le décodage de protocole pour USB 2.0/1.1/1.0et HSIC. Un traitement rapide, l'affichage flexible des données de décodage, ainsi que l'ensemble complet d'événements déclencheurs font de cette option un outil essentiel pour le débogage de conceptions intégrées dotées d'interfaces USB.