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PPS在做20mV step调压时,每个step之间的电压变化是否有时间要求?

PPS在做20mV step调压时,每个step之间的电压变化是否有时间要求?这个时间和电压是否达到要求PD controller在监测中吗?

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温暖镜头

2025-6-13 17:08:13

关于USB Power Delivery (PD) 的Programmable Power Supply (PPS) 功能在执行20mV步进调压时,每个step之间的时间要求以及PD控制器的监控机制如下:


1. 每个step之间的时间要求



  • 没有强制的最小间隔时间规定: USB PD 规范本身(包括 Rev 3.1 和 PPS 附录)并没有强制规定从一个电压步进到下一个20mV步进之间必须等待的最小时长。 PPS的主要目标是提供精细、动态的电压调节能力。

  • 存在两个层面的事实时间约束:

    • 硬件实现能力:

      • 电源响应速度: 电源(Source)内部的DC-DC转换器需要时间来稳定地调整其输出电压。从一个电压点精确调整到下一个电压点(尤其是小步进20mV),需要一定的稳定时间(Settling Time),这可能从几百微秒(µs)到几毫秒(ms)不等,取决于电源的具体设计和质量。

      • 避免振荡/过冲: 如果下一个电压调整命令在电源的输出还没有稳定在目标值之前就发出,可能引起输出电压振荡、过冲或欠冲,导致不稳定甚至设备损坏。因此,实际应用中需要在软件或固件层面设置一个合理的步进间隔时间,确保输出电压在下一个指令发出前已经稳定。这个时间主要由电源的稳定特性决定。

      • 设备稳定需求: 用电器(Sink)内部也可能需要一点时间来完成对输入电压变化的检测、调整自身供电路径或负载,以达到最佳效率或保护。


    • 通信和协商过程:

      • Request-Response 周期: 每次进行电压/电流调整(即使是20mV step)都需要Sink设备向Source设备发送一个新的REQUEST消息(类型可以是GET_PPS_STATUS或者新的功率请求对象 RDO),Source收到后需要处理并回复ACCEPT(或拒绝)消息。然后Source才会开始执行电压调节。

      • 消息传输和处理延迟: 这些协议消息在CC线上传输以及被双方设备处理都需要时间。这个过程本身最低耗时通常在几十毫秒(ms)级别。一次电压步进所需的完整通信协商时间远大于硬件稳定时间。




总结:虽然规范无强制要求,但实际的20mV步进间隔时间会受到:



  • 电源硬件调节稳定时间(几µs到几ms)

  • PD消息协商处理时间(约几十ms)

  • 为了避免不稳定,软件/固件通常需要设置一个比这两者都长的间隔(例如 50ms, 100ms 或更长),以确保可靠和稳定。


2. 控制器监控时间与电压达标



  • 电压达标监测: 是的,Sink设备上的PD控制器会持续监测输入电压(VBUS)。 当发出一个调整电压的请求后:

    • Sink会监控VBUS电压是否达到或接近请求的目标值。

    • PPS规范要求电压精度(例如 ±20mV @ 3.3A),Sink会据此判断电压是否“达标”。

    • 如果电压在规定时间内未能达到目标值或维持在目标精度范围内,Sink控制器可能会:

      • 认为请求失败。

      • 触发错误处理(如重新协商、降级模式、安全断开)。

      • 记录相关错误事件。



  • 时间监控:

    • 通信超时: PD控制器会严格监控通信链路上的消息超时。如果在规定时间内(例如几十ms到几百ms)没有收到Source对REQUEST的响应(ACCEPT, REJECT, WAIT),控制器会认为通信超时并重试请求或报错。这是对通信过程的时间监控。

    • 电压调整超时: 规范没有明确定义一个“电压达到目标值的超时时间”。 Sink控制器主要监控的是电压值本身是否在合理时间内(根据其内部逻辑和设置)收敛到目标值范围内。这个“合理时间”没有统一标准,通常隐含包括了上面讨论的通信时间和硬件稳定时间。控制器关注的是结果(电压是否在精度范围内),而不是精确的每一步的耗时。如果电压长期达不到目标(尤其是在发出请求后的一个较长预期内),会被视为错误。

    • 每一步间隔时间通常不由规范监控: PD规范通常不监控两个连续20mV步进请求之间具体隔了多长时间。它只关心在一次具体的请求发出后,相关的通信响应和最终的电压结果。



结论



  1. 时间要求: 没有强制的最小步进间隔。实际间隔受限于电源硬件稳定时间(µs-ms级)和PD通信协商时间(几十ms级)。可靠的设计会设置一个足够的间隔时间(如 > 100ms)来确保稳定性和完成协商。

  2. 监控:

    • PD控制器会严密监控输入电压是否达到请求的目标值及其精度要求(如 ±20mV)。

    • PD控制器会监控通信响应是否超时

    • 不会专门为两个连续20mV步进之间的“空闲时间”设定一个规范要求的监控超时。监控的焦点在于单次电压调整请求的成功与否(通信响应和电压结果)。



因此,当你使用PPS进行20mV步进调压时,确保每一步之间有足够的时间(通常软件/固件会实现这一点),比规范强制要求某个时间点更重要。控制器主要通过检测最终电压是否落在目标范围内来判断该步是否成功。如果调整失败(电压未达标或通信无响应),控制器会进行错误处理。

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