[心得] 認識USB-C介面的Rp阻抗定義及實際測量

[wolflsi (港都狼仔)]

狼窩好讀版：
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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
https://i.imgur.com/qpvVwNA.jpg
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
https://i.imgur.com/4ILgqXp.jpg
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
https://i.imgur.com/tTPz41l.jpg
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
https://i.imgur.com/ku6FdZV.jpg
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CC的
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
https://i.imgur.com/nB6z4F8.jpg
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
https://i.imgur.com/DFCTycJ.jpg
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
https://i.imgur.com/NbwffsS.jpg
LLS日日欣Micro-USB to USB-C轉接頭，阻抗符合標準，為55.04kΩ
https://i.imgur.com/69yPxHB.jpg
小米Micro-USB to USB-C轉接頭，阻抗符合標準，為56.33kΩ
https://i.imgur.com/xLXkKml.jpg
三星S8隨附的Micro-USB to USB-C轉接頭，阻抗符合標準，為55.86kΩ
https://i.imgur.com/YETa0BE.jpg
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
https://i.imgur.com/4n5EzIt.jpg
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
https://i.imgur.com/9LEeV0h.jpg
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10.07k
Ω，表示最大容許設定5V/3A，符合輸出規格標示
https://i.imgur.com/ZwjdyA2.jpg

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

報告完畢，謝謝收看

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推 tomsawyer   : 我比較好奇c2c的阻抗(?)
USB-C to USB-C本身沒有上拉電阻，因為在主控端就有
但USB-C to USB-C如果要走5A的話，需要E-Mark，可以用設備讀取出來

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手機的充電傳輸線除了充電外，也會拿來接電腦傳資料，Rp阻抗會發生的問題在於電腦的
USB埠供電能力不若充電器/行動電源，若是線允許裝置使用大電流，但電腦端無法負荷，
就會發生超載，之前有一品牌手機的原裝USB-A to USB-C線因為阻抗只有10kΩ(5V/3A)，
使用自家充電器沒有問題，但當插上輸出比較小的電源或是接電腦，手機仍取用大電流，
而發生超載
※ 編輯: wolflsi (218.173.129.199), 04/11/2018 00:27:04
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