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EMI/EMC 測試艙專用 USB-PD 雙角色電源與資料激勵測試儀:GRL CR-DPWR

作者:Admin | 2026/4/23 上午 06:15:35

在 USB-C 與 USB Power Delivery(USB-PD)裝置的 EMI/EMC 驗證過程中,工程師常會面臨不少挑戰。裝置需要在高功率傳輸、動態協議協商,以及高速資料傳輸等情境下進行測試,這些條件容易產生雜訊與熱效應,進而導致負載不穩或線材行為不可控,影響量測結果的準確性。

CR-DPWR EMI/EMC 測試儀即是針對上述問題所設計。不同於一般僅作為負載或協議模擬器的設備,它可直接放入 EMI 測試艙中運作,在維持低雜訊與低發熱的同時,提供更貼近實際使用情境的測試條件。

 

測試艙內可運作的低自發射 USB-PD 測試儀

多數 USB-PD 測試設備因內部 switching power、控制介面或線材設計,容易產生輻射或傳導雜訊,因此不適合放入 EMI chamber。

CR-DPWR EMI/EMC 則針對艙內使用進行設計,可有效抑制自身 switching noise,讓設備在進行輻射與傳導測試時,能與 DUT 同時放置於艙內運作。

這樣的低自發射特性,可以避免量測結果被測試設備本身影響,特別是在 pre-scan 或 debug 階段,有助於工程師更準確地判斷問題來源。

 

支援 Dual Role Power(DRP)完整測試 USB-PD 效能

CR-DPWR EMI/EMC 支援 Dual Role Power(DRP),可作為 Source 或 Sink 使用。這讓工程師可以在 role swap、power renegotiation 或 power transition 等情境下進行 EMI 驗證。

這些情況在 USB-C 裝置中相當常見,例如插頭方向改變或系統狀態切換時。若無 DRP 支援,這些瞬間狀態可能產生的 EMI 尖峰就無法被完整測試。

 

單埠 USB Type-C 設計,提升測試可控性

採用單一 USB Type-C 埠設計,讓工程師可以清楚區分並控制測試中的 power 與 data path,避免多埠架構下可能產生的耦合干擾。

這樣的設計有助於將量測到的 EMI 現象,直接對應到特定的 USB-PD 或資料傳輸行為,同時也更貼近實際充電器、裝置與周邊的使用架構,相較多埠模擬器更具代表性。

 

支援最高 100 W VBUS 穩定連續負載與供電 

在 USB-PD 高功率驗證中,支援最高 100 W 的 VBUS 連續負載與供電能力相當關鍵。隨著電流增加,di/dt 變化與電源路徑中的磁場強度也會上升,進而提高 EMI 表現。

CR-DPWR EMI/EMC 可在長時間下維持穩定的 100 W 負載,讓工程師觀察在持續 worst-case power 條件下的 EMI 行為,而不只是短時間測試結果。這對於 thermal equilibrium 測試尤其重要,因為元件升溫後,EMI 特性往往會產生變化。

 

支援 VCONN 負載(最高 7.5 W)

在 EMI 測試中,VCONN 常常被忽略,但實際上 e-marker cable 或主動式配件可能會從 VCONN 取用相當的功率。CR-DPWR EMI/EMC 支援最高 7.5 W 的 VCONN 負載,可在 VBUS 與 VCONN 同時運作的情境下進行驗證。這有助於找出來自 cable IC、Ra/Rd 偵測電路或 VCONN power path 的潛在雜訊來源,這些在僅測試 VBUS 時通常不容易被觸發。

 

USB 2.0 / USB 3.2 Gen 1(5 Gbps)資料 Loopback

高速資料通道是輻射 EMI 的主要來源之一,特別是在 30 MHz 到 1 GHz 頻段。CR-DPWR EMI/EMC 支援 USB 2.0 與 USB 3.2 Gen 1(5 Gbps)資料 loopback,讓測試過程中可持續進行資料傳輸。

這樣可以同時驗證 signal integrity 相關的 EMI、common-mode noise 以及 lane-to-lane coupling 等效應,不需要在「只跑 power」或「只跑 data」的模式間切換,測試情境也更接近實際使用狀況。

 

支援 USB Type-A 與 BC 1.2 偵測

支援 USB Type-A 與 BC 1.2(source-only)偵測,可用於驗證向下相容(backward compatibility)情境。許多裝置仍需支援 legacy charging 模式,而不同的偵測電阻與電流配置,可能會影響 EMI 表現。將 BC 1.2 測試整合在同一平台中,可減少額外測試設備需求,同時提升不同產品型態的測試覆蓋率。

 

光纖轉乙太網路通訊(Optical to Ethernet)

CR-DPWR EMI/EMC 採用光纖通訊架構,透過 optical link 連接測試艙與控制 PC。這樣可避免導電路徑形成非預期天線或雜訊耦合來源,進一步提升量測準確性。同時也能減少線材複雜度、簡化 chamber feedthrough 設計,並提高測試重現性。

 

低傳導與低輻射雜訊表現

根據產品量測數據,在 150 kHz 至 30 MHz(傳導)以及 30 MHz 至 1 GHz(輻射)頻段內,CR-DPWR EMI/EMC 均展現出極低的背景雜訊。

對工程師來說,這代表量測到的 peak 更能確定來自 DUT,而非測試設備本身造成的 artifact。

 

支援 EMI 條件下的安全與壓力測試 

CR-DPWR EMI/EMC 可在進行 EMI/EMC 量測的同時,執行各種安全與壓力測試,包括:

  • OVP(過壓保護)
  • OCP(過流保護)
  • 長時間熱穩定測試
  • USB-PD stress 測試

這種整合測試方式,有助於觀察保護機制與 EMI 行為之間的交互影響,例如 fault recovery 或 current limiting 時可能出現的 EMI spike。

 

 

適用於測試艙的機構設計

設備採用緊湊且具屏蔽效果的外殼設計,並搭配濾波 I/O,專為 EMI chamber 環境優化。精簡的線材配置可降低 setup 複雜度與變異性,而穩固的機構設計也支援長時間 unattended 測試。在尺寸與重量上亦易於搬移,可靈活整合至既有測試架構中。

 

開放 API 與自動化支援

CR-DPWR EMI/EMC 提供開放 API,支援 C#、Python,並可整合至 NI TestStand(Windows / Linux)。

透過 API,工程師可自動化執行:

  • cable 插拔模擬
  • 動態 power loading
  • PD 協議協商
  • 電壓 / 電流量測
  • USB enumeration 驗證
  • PD message logging
  • 遠端韌體更新

適用於研發、回歸測試以及量產驗證流程。

 

貫穿整個驗證流程的應用場景

結合低自發射、高功率能力、資料測試與自動化支援,CR-DPWR EMI/EMC 可應用於:

  • USB-PD 充電器測試
  • USB-C 裝置驗證
  • worst-case EMI 壓力測試
  • 合規 pre-scan
  • 測試艙自動化整合

設備可在數分鐘內完成部署,大幅降低 setup 時間,讓工程團隊能更專注於問題分析與優化。

透過整合式驗證平台,一次解決 USB-PD EMI/EMC 測試中常見的問題,在真實操作條件下實現準確、可重現的量測結果,為高功率、高速 USB-C 設計提供更可靠的驗證依據。