随着 PD3.1 新标准的发布和开放认证，连接器、线缆和设备都面临着更严谨的安全性能要求。尤其在带电带载环境下进行插拔时，会产生电弧。更高的电压差会产生更高能量的电弧。试验发现，在 240W 负载情况下进行热插拔，VBUSn 会产生显著的电弧，导致连接器融化烧毁。那么，如何安全应用更高等级的 EPR 电缆，以及如何抑制或减小电弧？本文邀请泰尔终端实验室 USB-IF 认证实验室技术负责人魏明分享《关于 USBPD3.1 的一些探索》。
PD3.1 的新内容
PD3.1 新标准的主要内容之一是 EPR 电缆。它规定了功率提升至 240W，最大电流仍然是 5A。EPR 定义了以下三种固定电压：
- 28V
- 36V
- 48V
固定电压用于供电，而 AVS 用于充电。魏主任指出，严格的 EPR 模式进入和退出机制需要 SOURCE、CABLE 和 SINK 三方系统性配合来抑制或减小电弧，才能安全使用。
EPR 应用的挑战
电弧产生原理
当线缆在工作时被拔出后，SOURCE 侧 VBUS 还会保持供电，且因突然失去负载，稳压电源进行调整，还会导致 VP 电压升高并保持一段时间以后才关断。线路中因电流骤减，发生电感反冲，导致 VP 电压升高。SINK 侧因突然失去 SOURCE 供电，本地电容迅速放电，并导致电压降低。综合以上 3 种因素，造成了压差 VP-VR 的形成。
需要注意的是，v2.1 标准要求在连接器断开时，SINK 必须保证在 250us 内，Vbus 压差不超过 12V。
EPR 的测试认证信息
为了验证电弧问题处理思路，泰尔终端实验室分别进行了以下实验：
- 250W 功率通过温升和带载拔出
- PD65W 充电时，带载拔出线缆
实验结果如下：
结论
通过以上探索和试验，泰尔终端实验室总结了以下几点建议：
- 严格按照 EPR 规范设计系统，包括连接器、线缆和设备。
- 采用合适的电弧抑制技术，如电弧检测和保护电路。
- 加强产品测试和认证，确保产品符合 PD3.1 标准。
通过遵循这些建议，我们可以安全有效地使用 PD3.1 EPR 电缆，提高产品性能和可靠性。
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汤梓红
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【技术分享】PD3.1 EPR 探索与试验
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