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BS EN IEC 62680-1-2:2020

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Universal serial bus interfaces for data and power – Common components. USB Power Delivery specification

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BSI 2020 556
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This specification is intended as an extension to the existing [USB 2.0], [USB 3.2], [USB Type-C 1.3] and [USBBC 1.2] specifications. It addresses only the elements required to implement USB Power Delivery. It is targeted at power supply vendors, manufacturers of [USB 2.0], [USB 3.2], [USB Type-C 1.3] and [USBBC 1.2] Platforms, Devices and cable assemblies.

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PDF Pages PDF Title
2 undefined
4 FOREWORD
16 English
Table of Contents
INTELLECTUAL PROPERTY DISCLAIMER
Chairs
Editors
Contributors
Revision History
21 A. CRC calculation
B. PD Message Sequence Examples
C. VDM Command Examples
22 D. BMC Receiver Design Examples
E. FRS System Level Example
36 1 Introduction
1.1 Overview
37 1.2 Purpose
1.3 Scope
1.4 Conventions
1.4.1 Precedence
38 1.4.2 Keywords
39 1.4.3 Numbering
1.5 Related Documents
40 1.6 Terms and Abbreviations
List of Tables
47 1.7 Parameter Values
48 1.8 Changes from Revision 2.0
1.9 Compatibility with Revision 2.0
2 Overview
2.1 Introduction
49 2.2 Section Overview
50 2.3 Revision 2.0 Changes and Compatibility
2.3.1 Changes from Revision 2.0
2.3.2 Compatibility with Revision 2.0
51 2.4 USB Power Delivery Capable Devices
52 2.5 SOP* Communication
2.5.1 Introduction
2.5.2 SOP* Collision Avoidance
2.5.3 SOP Communication
2.5.4 SOP’/SOP’’ Communication with Cable Plugs
54 2.6 Operational Overview
2.6.1 Source Operation
57 2.6.2 Sink Operation
59 2.6.3 Cable Plugs
60 2.7 Architectural Overview
62 2.7.1 Policy
63 2.7.2 Message Formation and Transmission
2.7.3 Collision Avoidance
2.7.4 Power supply
64 2.7.5 DFP/UFP
2.7.6 Cable and Connectors
2.7.7 Interactions between Non-PD, BC and PD devices
65 2.7.8 Power Rules
3 USB Type-A and USB Type-B Cable Assemblies and Connectors
4 Electrical Requirements
4.1 Interoperability with other USB Specifications
4.2 Dead Battery Detection / Unpowered Port Detection
4.3 Cable IR Ground Drop (IR Drop)
4.4 Cable Type Detection
66 5 Physical Layer
5.1 Physical Layer Overview
5.2 Physical Layer Functions
67 5.3 Symbol Encoding
68 5.4 Ordered Sets
5.5 Transmitted Bit Ordering
70 5.6 Packet Format
5.6.1 Packet Framing
72 5.6.2 CRC
74 5.6.3 Packet Detection Errors
5.6.4 Hard Reset
5.6.5 Cable Reset
75 5.7 Collision Avoidance
5.8 Biphase Mark Coding (BMC) Signaling Scheme
76 5.8.1 Encoding and signaling
78 5.8.2 Transmit and Receive Masks
84 5.8.3 Transmitter Load Model
85 5.8.4 BMC Common specifications
86 5.8.5 BMC Transmitter Specifications
88 5.8.6 BMC Receiver Specifications
91 5.9 Built in Self-Test (BIST)
5.9.1 BIST Carrier Mode
5.9.2 BIST Test Data
6 Protocol Layer
6.1 Overview
6.2 Messages
92 6.2.1 Message Construction
100 6.3 Control Message
101 6.3.1 GoodCRC Message
102 6.3.2 GotoMin Message
6.3.3 Accept Message
6.3.4 Reject Message
103 6.3.5 Ping Message
6.3.6 PS_RDY Message
6.3.7 Get_Source_Cap Message
6.3.8 Get_Sink_Cap Message
6.3.9 DR_Swap Message
104 6.3.10 PR_Swap Message
6.3.11 VCONN_Swap Message
105 6.3.12 Wait Message
106 6.3.13 Soft Reset Message
6.3.14 Not_Supported Message
6.3.15 Get_Source_Cap_Extended Message
6.3.16 Get_Status Message
6.3.17 FR_Swap Message
107 6.3.18 Get_PPS_Status
6.3.19 Get_Country_Codes
6.3.20 Get_Sink_Cap_Extended Message
6.4 Data Message
108 6.4.1 Capabilities Message
117 6.4.2 Request Message
121 6.4.3 BIST Message
122 6.4.4 Vendor Defined Message
145 6.4.5 Battery_Status Message
146 6.4.6 Alert Message
147 6.4.7 Get_Country_Info Message
6.5 Extended Message
148 6.5.1 Source_Capabilities_Extended Message
152 6.5.2 Status Message
155 6.5.3 Get_Battery_Cap Message
6.5.4 Get_Battery_Status Message
156 6.5.5 Battery_Capabilities Message
6.5.6 Get_Manufacturer_Info Message
157 6.5.7 Manufacturer_Info Message
158 6.5.8 Security Messages
6.5.9 Firmware Update Messages
159 6.5.10 PPS_Status Message
160 6.5.11 Country_Codes Message
6.5.12 Country_Info Message
161 6.5.13 Sink_Capabilities_Extended Message
164 6.6 Timers
6.6.1 CRCReceiveTimer
165 6.6.2 SenderResponseTimer
6.6.3 Capability Timers
166 6.6.4 Wait Timers and Times
6.6.5 Power Supply Timers
167 6.6.6 NoResponseTimer
168 6.6.7 BIST Timers
6.6.8 Power Role Swap Timers
6.6.9 Soft Reset Timers
6.6.10 Hard Reset Timers
169 6.6.11 Structured VDM Timers
170 6.6.12 Vconn Timers
6.6.13 tCableMessage
6.6.14 DiscoverIdentityTimer
6.6.15 Collision Avoidance Timers
171 6.6.16 Fast Role Swap Timers
6.6.17 Chunking Timers
172 6.6.18 Programmable Power Supply Timers
6.6.19 Time Values and Timers
175 6.7 Counters
6.7.1 MessageID Counter
6.7.2 Retry Counter
176 6.7.3 Hard Reset Counter
6.7.4 Capabilities Counter
6.7.5 Discover Identity Counter
6.7.6 VDMBusyCounter
6.7.7 Counter Values and Counters
177 6.8 Reset
6.8.1 Soft Reset and Protocol Error
179 6.8.2 Hard Reset
6.8.3 Cable Reset
180 6.9 Collision Avoidance
6.10 Message Discarding
181 6.11 State behavior
6.11.1 Introduction to state diagrams used in Chapter 6
6.11.2 State Operation
199 6.11.3 List of Protocol Layer States
200 6.12 Message Applicability
201 6.12.1 Applicability of Control Messages
202 6.12.2 Applicability of Data Messages
203 6.12.3 Applicability of Extended Messages
204 6.12.4 Applicability of Structured VDM Commands
205 6.12.5 Applicability of Reset Signaling
6.12.6 Applicability of Fast Role Swap signal
6.13 Value Parameters
7 Power Supply
7.1 Source Requirements
7.1.1 Behavioral Aspects
206 7.1.2 Source Bulk Capacitance
7.1.3 Types of Sources
7.1.4 Source Transitions
212 7.1.5 Response to Hard Resets
213 7.1.6 Changing the Output Power Capability
7.1.7 Robust Source Operation
214 7.1.8 Output Voltage Tolerance and Range
215 7.1.9 Charging and Discharging the Bulk Capacitance on VBUS
7.1.10 Swap Standby for Sources
216 7.1.11 Source Peak Current Operation
7.1.12 Source Capabilities Extended Parameters
218 7.1.13 Fast Role Swap
220 7.1.14 Non-application of VBUS Slew Rate Limits
7.2 Sink Requirements
7.2.1 Behavioral Aspects
7.2.2 Sink Bulk Capacitance
7.2.3 Sink Standby
221 7.2.4 Suspend Power Consumption
7.2.5 Zero Negotiated Current
7.2.6 Transient Load Behavior
7.2.7 Swap Standby for Sinks
7.2.8 Sink Peak Current Operation
222 7.2.9 Robust Sink Operation
223 7.2.10 Fast Role Swap
7.3 Transitions
224 7.3.1 Increasing the Current
226 7.3.2 Increasing the Voltage
228 7.3.3 Increasing the Voltage and Current
230 7.3.4 Increasing the Voltage and Decreasing the Current
232 7.3.5 Decreasing the Voltage and Increasing the Current
234 7.3.6 Decreasing the Current
236 7.3.7 Decreasing the Voltage
238 7.3.8 Decreasing the Voltage and the Current
240 7.3.9 Sink Requested Power Role Swap
243 7.3.10 Source Requested Power Role Swap
246 7.3.11 GotoMin Current Decrease
248 7.3.12 Source Initiated Hard Reset
250 7.3.13 Sink Initiated Hard Reset
252 7.3.14 No change in Current or Voltage
254 7.3.15 Fast Role Swap
256 7.3.16 Increasing the Programmable Power Supply Voltage
258 7.3.17 Decreasing the Programmable Power Supply Voltage
260 7.3.18 Changing the Source PDO or APDO
262 7.3.19 Increasing the Programmable Power Supply Current
264 7.3.20 Decreasing the Programmable Power Supply Current
266 7.3.21 Same Request Programmable Power Supply
267 7.4 Electrical Parameters
7.4.1 Source Electrical Parameters
271 7.4.2 Sink Electrical Parameters
272 7.4.3 Common Electrical Parameters
273 8 Device Policy
8.1 Overview
8.2 Device Policy Manager
274 8.2.1 Capabilities
8.2.2 System Policy
8.2.3 Control of Source/Sink
275 8.2.4 Cable Detection
8.2.5 Managing Power Requirements
277 8.2.6 Use of “Unconstrained Power” bit with Batteries and AC supplies
279 8.2.7 Interface to the Policy Engine
8.3 Policy Engine
8.3.1 Introduction
280 8.3.2 Atomic Message Sequence Diagrams
412 8.3.3 State Diagrams
478 9 States and Status Reporting
9.1 Overview
480 9.1.1 PDUSB Device and Hub Requirements
9.1.2 Mapping to USB Device States
483 9.1.3 PD Software Stack
9.1.4 PDUSB Device Enumeration
485 9.2 PD Specific Descriptors
9.2.1 USB Power Delivery Capability Descriptor
486 9.2.2 Battery Info Capability Descriptor
487 9.2.3 PD Consumer Port Capability Descriptor
9.2.4 PD Provider Port Capability Descriptor
488 9.3 PD Specific Requests and Events
9.3.1 PD Specific Requests
489 9.4 PDUSB Hub and PDUSB Peripheral Device Requests
9.4.1 GetBatteryStatus
490 9.4.2 SetPDFeature
492 10 Power Rules
10.1 Introduction
10.2 Source Power Rules
10.2.1 Source Power Rule Considerations
493 10.2.2 Normative Voltages and Currents
495 10.2.3 Optional Voltages/Currents
497 10.2.4 Power sharing between ports
10.3 Sink Power Rules
10.3.1 Sink Power Rule Considerations
10.3.2 Normative Sink Rules
540 List of Figures
542 AVANT-PROPOS
554 Français
SOMMAIRE
DÉNI DE RESPONSABILITÉ SUR LA PROPRIÉTÉ INTELLECTUELLE
Présidence
Editeurs
Participants
Historique des révisions
Tableaux
559 A. Calcul de CRC
B. Exemples de séquence de messages PD
C. Exemples de commande VDM
560 D. Exemple de conception de récepteur BMC
E. Exemple de FRS au niveau du système
561 Tableaux
568 Figures
577 1 Introduction
1.1 Vue d’ensemble
578 1.2 Objet
579 1.3 Domaine d’application
1.4 Conventions
1.4.1 Ordre de priorité
1.4.2 Mots-clés
580 1.4.3 Numérotation
581 1.5 Documents connexes
1.6 Termes et abréviations
590 1.7 Valeurs de paramètres
591 1.8 Modifications par rapport à la révision 2.0
1.9 Compatibilité avec la révision 2.0
2 Vue d’ensemble
2.1 Introduction
592 2.2 Vue d’ensemble des sections
594 2.3 Modifications et compatibilité avec la révision 2.0
2.3.1 Modifications par rapport à la révision 2.0
2.3.2 Compatibilité avec la révision 2.0
595 2.4 Dispositifs aptes à l’alimentation électrique par port USB
596 2.5 Communication SOP*
2.5.1 Introduction
597 2.5.2 SOP* anticollision
2.5.3 Communication SOP
2.5.4 Communication SOP’/SOP” avec des fiches de câbles
598 2.6 Vue d’ensemble du fonctionnement
2.6.1 Fonctionnement de la source
601 2.6.2 Fonctionnement du destinataire
603 2.6.3 Fiches de câbles
2.7 Vue d’ensemble de l’architecture
606 2.7.1 Politique
607 2.7.2 Formation et transmission des messages
608 2.7.3 Anticollision
2.7.4 Alimentation
609 2.7.5 DFP/UFP
2.7.6 Câble et connecteurs
2.7.7 Interactions entre dispositifs non PD, BC et PD
2.7.8 Règles d’alimentation
610 3 Assemblages de câbles et connecteurs USB Type-A et USB Type-B
4 Exigences électriques
4.1 Interopérabilité avec les autres spécifications USB
4.2 Détection de batterie déchargée/Détection de port non alimenté
4.3 Chute de tension ohmique d’un câble par rapport à la masse (chute de tension ohmique)
4.4 Détection du type de câble
611 5 Couche physique
5.1 Vue d’ensemble de la couche physique
5.2 Fonctions de la couche physique
5.3 Codage de symboles
612 5.4 Ensembles ordonnés
614 5.5 Ordonnancement des bits transmis
615 5.6 Format de paquet
5.6.1 Mise en trames des paquets
617 5.6.2 CRC
619 5.6.3 Erreurs de détection de paquet
5.6.4 Réinitialisation matérielle
620 5.6.5 Réinitialisation de câble
621 5.7 Anticollision
5.8 Schéma de signalisation Biphase Mark Coding (BMC)
622 5.8.1 Encodage et signalisation
625 5.8.2 Masques d’émission et de réception
631 5.8.3 Modèle de charge d’émetteur
633 5.8.4 Spécifications BMC communes
5.8.5 Spécifications pour l’émetteur BMC
636 5.8.6 Spécifications BMC pour le récepteur
639 5.9 Autotest intégré (BIST)
5.9.1 Mode porteur BIST
5.9.2 BIST Test Data
640 6 Couche protocole
6.1 Vue d’ensemble
6.2 Messages
6.2.1 Construction des messages
652 6.3 Message de contrôle
654 6.3.1 Message GoodCRC
6.3.2 Message GotoMin
6.3.3 Message Accept
655 6.3.4 Message Reject
6.3.5 Message Ping
6.3.6 Message PS_RDY
6.3.7 Message Get_Source_Cap
6.3.8 Message Get_Sink_Cap
656 6.3.9 Message DR_Swap
6.3.10 Message PR_Swap
657 6.3.11 Message VCONN_Swap
658 6.3.12 Message Wait
659 6.3.13 Message Soft Reset
6.3.14 Message Not_Supported
660 6.3.15 Message Get_Source_Cap_Extended
6.3.16 Message Get_Status
6.3.17 Message FR_Swap
661 6.3.18 Get_PPS_Status
6.3.19 Get_Country_Codes
6.3.20 Message Get_Sink_Cap_Extended
6.4 Message de données
662 6.4.1 Message de capacités
672 6.4.2 Message de demande
677 6.4.3 Message BIST
678 6.4.4 Message Vendor Defined
707 6.4.5 Message Battery_Status
708 6.4.6 Message d’alerte
710 6.4.7 Message Get_Country_Info
711 6.5 Message étendu
712 6.5.1 Message Source_Capabilities_Extended
716 6.5.2 Message Status
719 6.5.3 Message Get_Battery_Cap
720 6.5.4 Message Get_Battery_Status
6.5.5 Message Battery_Capabilities
721 6.5.6 Message Get_Manufacturer_Info
722 6.5.7 Message Manufacturer_Info
723 6.5.8 Messages de sécurité
724 6.5.9 Messages de mise à jour du micrologiciel
6.5.10 Message PPS_Status
726 6.5.11 Message Country_Codes
6.5.12 Message Country_Info
727 6.5.13 Message Sink_Capabilities_Extended
731 6.6 Temporisateurs
6.6.1 CRCReceiveTimer
6.6.2 SenderResponseTimer
732 6.6.3 Temporisateurs de capacité
6.6.4 Temporisateurs d’attente et temps d’attente
733 6.6.5 Temporisateurs d’alimentation électrique
734 6.6.6 NoResponseTimer
735 6.6.7 Temporisateurs BIST
6.6.8 Temporisateurs de permutation des rôles d’alimentation
6.6.9 Temporisateurs de réinitialisation logicielle
736 6.6.10 Temporisateurs de réinitialisation matérielle
6.6.11 Temporisateurs de VDM structuré
737 6.6.12 Temporisateurs de Vconn
738 6.6.13 tCableMessage
6.6.14 DiscoverIdentityTimer
6.6.15 Temporisateurs anticollisions
6.6.16 Temporisateurs de permutation rapide des rôles
6.6.17 Temporisateurs de fragmentation
739 6.6.18 Temporisateurs d’alimentation électrique programmable
740 6.6.19 Valeurs de temporisation et temporisateurs
743 6.7 Compteurs
6.7.1 Compteur MessageID
6.7.2 Compteur de relances
744 6.7.3 Compteur de réinitialisations matérielles
6.7.4 Compteur de capacités
6.7.5 Compteur de découvertes d’identités
6.7.6 VDMBusyCounter
6.7.7 Valeurs de compteurs et compteurs
745 6.8 Réinitialisation
6.8.1 Réinitialisation logicielle et erreur de protocole
747 6.8.2 Réinitialisation matérielle
748 6.8.3 Réinitialisation de câble
6.9 Anticollision
6.10 Rejet de message
749 6.11 Comportement d’état
6.11.1 Présentation des diagrammes d’état utilisés au Chapitre 6
6.11.2 Fonctionnement d’état
775 6.11.3 Liste des états de la couche protocole
776 6.12 Applicabilité des messages
777 6.12.1 Applicabilité des messages de contrôle
778 6.12.2 Applicabilité des messages de données
779 6.12.3 Applicabilité des messages étendus
780 6.12.4 Applicabilité des commandes de VDM structuré
781 6.12.5 Applicabilité des signaux de réinitialisation
6.12.6 Applicabilité des signaux de permutation rapide des rôles
6.13 Paramètres de valeur
782 7 Alimentation
7.1 Exigences relatives à la source
7.1.1 Aspects comportementaux
7.1.2 Capacité de masse de la source
783 7.1.3 Types de sources
7.1.4 Transitions de source
791 7.1.5 Réponse aux réinitialisations matérielles
792 7.1.6 Modification de la capacité de puissance de sortie
7.1.7 Fonctionnement robuste de la source
793 7.1.8 Tolérance et plage de tensions de sortie
794 7.1.9 Charge et décharge de la capacité de masse sur VBUS
795 7.1.10 Veille de permutation pour les sources
7.1.11 Fonctionnement en courant de crête de la source
796 7.1.12 Paramètres étendus des capacités de source
799 7.1.13 Permutation rapide des rôles
801 7.1.14 Non-application des limites de la vitesse de balayage de VBUS
7.2 Exigences relatives au destinataire
7.2.1 Aspects comportementaux
7.2.2 Capacité de masse du destinataire
802 7.2.3 Veille du destinataire
803 7.2.4 Consommation électrique pendant la veille
7.2.5 Courant négocié à zéro
7.2.6 Comportement de charge transitoire
7.2.7 Veille de permutation pour les destinataires
7.2.8 Fonctionnement en courant de crête du destinataire
804 7.2.9 Fonctionnement robuste du destinataire
805 7.2.10 Permutation rapide des rôles
7.3 Transitions
806 7.3.1 Augmentation du courant
809 7.3.2 Augmentation de la tension
811 7.3.3 Augmentation de la tension et du courant
813 7.3.4 Augmentation de la tension et diminution du courant
815 7.3.5 Diminution de la tension et augmentation du courant
818 7.3.6 Diminution du courant
820 7.3.7 Diminution de la tension
823 7.3.8 Diminution de la tension et du courant
826 7.3.9 Permutation des rôles d’alimentation demandée par le destinataire
829 7.3.10 Permutation des rôles d’alimentation demandée par la source
832 7.3.11 Diminution de courant GotoMin
834 7.3.12 Réinitialisation matérielle déclenchée par la source
836 7.3.13 Réinitialisation matérielle déclenchée par le destinataire
838 7.3.14 Pas de variation de courant ou de tension
840 7.3.15 Permutation rapide des rôles
843 7.3.16 Augmentation de la tension d’alimentation électrique programmable
845 7.3.17 Diminution de la tension d’alimentation électrique programmable
847 7.3.18 Modification du PDO ou de l’APDO source
850 7.3.19 Augmentation du courant d’alimentation électrique programmable
852 7.3.20 Diminution du courant d’alimentation électrique programmable
854 7.3.21 Demande identique d’alimentation électrique programmable
856 7.4 Paramètres électriques
7.4.1 Paramètres électriques de la source
860 7.4.2 Paramètres électriques du destinataire
863 7.4.3 Paramètres électriques communs
8 Politique d’utilisation des dispositifs
8.1 Vue d’ensemble
8.2 Gestionnaire de politique d’utilisation des dispositifs
865 8.2.1 Capacités
8.2.2 Politique système
8.2.3 Contrôle de la source/du destinataire
866 8.2.4 Détection de câble
8.2.5 Gestion des exigences d’alimentation
868 8.2.6 Utilisation du bit “Unconstrained Power” avec les batteries et les alimentations en courant alternatif
870 8.2.7 Interface avec le moteur de politique
871 8.3 Moteur de politique
8.3.1 Introduction
8.3.2 Schémas de séquence atomique de messages
1042 8.3.3 Diagrammes d’états
1141 9 Etats et rapport de statut
9.1 Vue d’ensemble
1144 9.1.1 Exigences relatives au dispositif et au hub PDUSB
9.1.2 Mise en correspondance vers les états du dispositif USB
1147 9.1.3 Pile de logiciels PD
1148 9.1.4 Enumération du dispositif PDUSB
1149 9.2 Descripteurs spécifiques à l’alimentation USB
9.2.1 Descripteur de capacité USB Power Delivery
1150 9.2.2 Descripteur de capacité Battery Info
1151 9.2.3 Descripteur de capacité PD Consumer Port
1152 9.2.4 Descripteur de capacité PD Provider Port
1153 9.3 Demandes et événements spécifiques à l’alimentation USB
9.3.1 Demandes spécifiques à l’alimentation USB
9.4 Demandes de hub PDUSB et de dispositifs périphériques PDUSB
9.4.1 GetBatteryStatus
1155 9.4.2 SetPDFeature
1157 10 Règles d’alimentation
10.1 Introduction
10.2 Règles d’alimentation de la source
10.2.1 Considérations relatives aux règles d’alimentation de la source
1158 10.2.2 Tensions et courants normalisés
1161 10.2.3 Tensions/courants facultatifs
1163 10.2.4 Partage de puissance entre les ports
10.3 Règles d’alimentation du destinataire
10.3.1 Considérations relatives aux règles d’alimentation du destinataire
10.3.2 Règles normatives du destinataire
BS EN IEC 62680-1-2:2020
$256.21