剖析線纜與連接器技術標準 掌握認證測試要點

有鑑於線纜與連接器會因為高頻訊號、機械特性、電氣性能以及環境變化等因素影響其性能,因此開發商需一套完整的測試認證計畫與專業實驗室的協助與諮詢,才能確保產品符合品質條件、完美展現功能需求。在此篇認證技術文章中,百佳泰專家將深入淺出介紹不同規格的USB在認證上的重點,並針對SAS 4.0、PCIe最新規範介面的OCuLink、及光纖線纜AOC(Active Optical Cable),等不同介面的產品,簡單扼要解釋其特點。此外,我們也會對電氣測試(Electrical Test)、機械測試(Mechanical Test)、及環境測試(Environmental Test)所需要的儀器和測試內容做一些基本的介紹。

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CES 2014系列報導(一):後智慧型手機時代的新寵兒:穿戴式科技裝置

回顧甫落幕的CES 2014,不可否認地,穿戴式科技(wearable technology)裝置絕對是今年展場中鎂光燈最關注的焦點,各家大廠無不全力推廣包含智慧型手環、手錶以及眼鏡等穿戴式科技裝置。功能上,穿戴式應用或許不如以往智慧型手機、電視般總是強調軟、硬體的創新,而是透過與人類日常生活息息相關的應用,舉凡醫療保健與健身市場來創造契機。

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充電技術不設「線」 百佳泰有線、無線充電效能實測與評鑑報告

隨著可攜式電子裝置的高度進化與普及,舉凡智慧型手機、平板電腦以及數位相機等眾多產品也不斷推陳出新;可以預期的是,電源的高度使用與隨之而來的充電需求將成為它們之間所汲汲營營試圖優化的共通點。不論你是使用有線USB接口為基礎的萬用充電解決方案,抑或採用近期發展逐漸白熱化的無線充電技術,能讓你的裝置快速充滿電量,並降低功率的耗損將成為各家廠商在研發或採購相關充電技術時的重要考量指標。

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拋開電源線束縛的USB新供電規範 – USB Power Delivery

USB在一般現代人的日常生活中,可謂是最為廣泛應用的傳輸介面之一,由於USB介面的方便易用、尺寸小且成本合理,如今在各個不同生活或工作場域都隨處可見USB的蹤跡。不論是家庭中的核心娛樂裝置–電視、個人的筆記型電腦/智慧型手機/平版裝置、辦公室中的工作用電腦/印表機、乃至於車中的車載資通訊娛樂系統,在在都仰賴USB來進行資料傳輸的任務。

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USB 3.0實測評鑑與報告:快速領略問題癥結與解決方案

根據市調機構In-Stat年初所公布的報告指出,USB 3.0的週邊應用出貨量在2011年大約為7000萬部,到了2014年將蓬勃發展並飆破10億部。同時他們也預估在2015年時,筆記型電腦將成為USB 3.0介面的最大載具,屆時將約有50億個週邊應用可搭載不同形式的USB介面,包含電腦、手機、主機外殼、消費性電子以及影音多媒體等產品。換言之,隨著消費性電子產品的功能特性不斷升級,市場規模也隨之起舞與擴張,越來越多應用都需要高頻寬的傳輸速度來滿足消費者的使用情境與體驗,而USB 3.0即是目前所提出的最佳解決方案之一。除了資料傳輸速度比USB 2.0快上10倍外,更向下兼容目前已廣泛被使用的傳統USB產品,進階後的電源管理系統不但能提高80%的供電率以提升充電效能外,更能以低功耗的狀態執行作業以延長電池的使用時間。In-Stat更指出,Intel推出的Ivy Bridge處理器將首次內建並原生支援USB 3.0功能,再搭配Microsoft新一代作業系統Windows 8的推出,將成為普及USB 3.0的一大動力,也意味著USB 3.0未來全面滲透市場的無限可能。

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IEC 62684 手機充電器標準 一「體」成形 一「器」呵成

2012-4-17 上午 11-32-05根據環保署的統計,不論是筆記型電腦、數位相機或是手機的充電器,台灣單單一年就製造了高達1.3億個充電器垃圾;其中,又以手機充電器所造成的環境污染與廢棄量最為嚴重。而身為手機世代的你,一定就經歷過這種體驗,就是每當更換一支新手機時,就意謂著手邊得多一款手機充電器。不知不覺中,曾經每天需要的充電器,逐漸成為每個人家中的科技包袱。

換言之,全球手機充電器不相容的問題已經產生每年數千噸的電子垃圾,並增加消費者的不便,這不僅大大地浪費地球資源與金錢成本外,也對整體環境保護造成莫大的影響。

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崛起中的新興技術標準(一):Continua Health Alliance

在追求更佳生活品質的時代,現代人越益重視運動、塑身,而面對高齡化人口不斷增加,醫療照護市場也越益擴大,種種的原因都使得醫療電子的重要性不斷攀升,而針對醫療照護領域而制訂的技術標準也就於是應運而生。

由Intel、IBM、Philips等多家大廠共同發起倡議、並由許多不同醫療技術與保健機構於2006年成立的Continua健康聯盟(Continua Health Alliance,CHA),便是積極推動此一技術標準的幕後推手。Continua健康聯盟希望能透過制訂統一的連接技術標準,確保通過認證的醫療電子裝置/產品皆能順利互通、相容使用,也由於整合資通訊技術(Information & Communication Technology,ICT)與醫療照護設備,更讓此技術標準對遠距照護(Telehealth)領域有長足的幫助。

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IDF 2010實況報導:USB 3.0與WiDi轟動全場

九月中旬於舊金山舉辦的英特爾開發商論壇(IDF,Inter Developer Forum)已成功落幕,為期三天的盛會中,來自全球各地的知名科技公司與相關專業人士均齊聚一堂,發表並展示最新的科技趨勢產品。小編在此也特地整理了五大會場焦點,讓大家馬上掌握:

智慧型裝置(smart device)市場的大幅成長:Intel 執行長Paul Otellini在此次IDF的主題演講時,便將焦點聚集在所謂的智慧型裝置,同時他還特別介紹了Interl即將推出的新款Sandy Bridge處理器系列,此一系列的處理器將強大的圖像處理功能結合到中央處理器晶片中,被Intel譽為是「下一代的Intel Core處理器」。

Wiresless Display(WiDi):強化產品間的互操作性已成為目前與未來的消費性電子產品發展趨勢。透過WiDI技術,消費者可以不需透過線纜,就將電腦螢幕上的內容直接傳遞到像是高畫質電視等產品上,這項技術可謂是Intel揮軍進入家庭娛樂市場的一大步。Intel接下來的Atom處理器也將會搭載WiDi功能,供小筆電及平板電腦使用。

WeTab:由Neofonie和4tiitoo所開發的Wetab是第一套採用MeeGo作業系統的平板裝置,WeTab採用Intel的Atom處理器,提供方便簡單的用戶操作介面,但目前全球上市時間未定。

超高速(SuperSpeed) USB:USB實施者論壇(USB-IF,USB Implementers Forum)宣布截至目前為止,已有近120個產品通過了超高速USB(USB 3.0)的測試認證,顯示從去年IDF出現第一款通過認證的產品以來,整個業界對此一標準的信心與發展野心。 

情境感知裝置(Context-Aware Device):Intel 首席技術長暨資深研究院士Justin Rattner指出,”個人化科技”(Personal Technology)將會徹底改變人與科技產品間的互動關係,不論是透過相機鏡頭主動捕捉人體的動態、或進一步分析整理使用者輸入的數據資訊像是個人行事曆等等,下一波的情境感知裝置將能更加符合消費者的需求與想望。

想觀賞IDF的精彩演講,也可以看這裡官網的整理。

USB-IF電池充電規格與測試

USB-IF-Battery_clip_image002 隸屬USB-IF下的Battery Charging 工作小組(主要參加者多為手機相關廠商,如Nokia, Qualcomm, Motorola, 中國大陸TMC…等),歷經多年的討論,即將推出最新版(V1.1)的「電池充電規格」,此規格主要在製定透過USB介面充電的裝置與提供透過USB介面充電的設備(如系統、充電座)間的規範,特別是把USB標準的供電量從500mA提升到1.5A的最大可能,企圖統一目前混亂的局面(各國都有自己訂定的規格),也避免使用者因為透過USB介面充電而遭遇問題。(左圖一:USB介面專用充電器)

 

此外該電池充電規格還允許PC和集線器提供更高等級的電流,因而能夠縮短所連接可攜式設備(Portable Device)的充電時間。就如同USB-IF總裁Jeff Ravencraft所說的: 該電池充電規格允許多種可攜式設備透過USB埠或標準的充電器進行充電,因而無需為不同的設備攜帶多個充電器。

重點項目

V1.1的電池供電規格中定義了四個新的品項:智慧充電器(Dedicate Charger)、可支持智慧充電的系統(Charging Host)、能透過 USB充電的設備(Portable Charging Device)與新定義的多功能USB介面規範(Accessory Charger Adapter)。

規格中定義了一種機制,使可攜式設備能夠檢測到它們是連接到壁式充電器、大電流主機、集線器,或是連接到常規的主機或集線器。若可攜式設備連接到壁式充電器、大電流主機或集線器,則該設備可以即刻汲取大於500mA的電流。若可攜式設備連接到一台PC或集線器上,則按照USB 2.0規格的要求,需要將該設備的電流限制為2.5mA、100mA或500mA。

此一規格也製定了可攜式設備如何判斷供電裝置的方法,在符合USB規格的情況下,允許周邊裝置透過USB界面,安全的充電並使用裝置。而且也製定了可攜式設備在哪些情況下可以使用多大的電流等規範,讓系統廠商有規則可循。例如可攜式設備可以再符合特定條件下,使用100mA的電流來進行不限時間的充電動作等等,因尋此一規範,就算是不小心插入到一般系統的USB界面,也不會造成損傷。另外透過監控D+ 與 D-兩根主要訊號線的電壓與電流變化,Portable Device也能夠判斷目前連接的設備是一般系統的USB界面、專用充電器或是具充電功能的USB界面。

圖二︰Dedicate Charger的辨識機制
USB-IF-Battery_clip_image004

相關的測試規範

因各國大多沒有對USB界面的充電器訂定特別的測試,而為了統一手機等可攜式設備的充電器規格,中國自2007年起,規定所有的可攜式設備須提供透過USB界面充電的功能,並進一步規範USB介面充電器的性能。至於USB-IF則尚未公佈正式的測試規範,草擬的相關文件則是USB Charging Port V0.1與ACA V0.6.,其測試概要分為參數測試和智慧充電器判別機制測試。
參數測試 :

  1. 規定的電壓、電流、電阻、電容和時間
  2. 最大充電電流為1.8A,最大輸出電流為1.5A(充電器)與0.5A(系統)
  3. 產品標準的最大電流需以輸出電壓為3.6V時測量到的電流為準,允許+50%的誤差

智慧充電器判別機制測試 :

  1. 目前的規範利用D+和D-信號線做為判別的依據

針對USB-IF訂定的四種產品項目,除了智慧充電器(Dedicated Charger)只需做部分修改就可符合協會的規範外,能符合規範的其他類型產品目前還未上市。
而USB-IF所訂定的「電池充電規格」與中國大陸所製訂的規格最大不同處便在於其所支援的品項。

項目 USB-IF規範 中國YDT1591-2006
定義品項

Dedicated Charger、Charging Host、Portable Charging Device、Accessory Charger Adapter

Dedicated Charger
輸出電壓 DC :4.75V-5.25V DC :4.75V-5.25V
輸出電流

500-1500mA

300-1800mA
D+ / D- 處理 D+和D-短接 D+和D-短接
輸出電壓與輸出電流之間關係 有詳細的定義和規範 需要符合給出的輸出電壓和電流關係圖
界面 USB A / Micro USB AB USB A
設備判別機制 對判別機制和要求有詳細的定義和規範。 “當手機測檢測到鏈接的供電界面中D+和D- 處於短接狀態時,表明所連接的裝置為本標準定義的充電器。否則表明所連接的裝置不屬於本標準定義的充電器,在此情況下手持機側應啟動限流措施,吸收電流不大於500mA”

雖然市面上已經出現部分宣稱符合「電池充電規格」的電源管理晶片,不過目前USB-IF還沒有開始進行認證測試,國內除了測試實驗室百佳泰等少數長期參與「電池充電規格」討論與訂定的廠商外,有許多廠商甚至還不知道有這份規格的存在。 而針對現有的USB-IF測試規範,百佳泰也已協助了充電器廠商完成測試。利用百佳泰自己開發的PDET測試製具,量測包括輸出電壓、過衝電壓、短路恢復時間、相關電組和電容以及輸出電流等測試內容。並且正向USB-IF提案相關的測試規範。

圖三:百佳泰開發的PDET測試製具
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圖四: USB充電設備的列舉流程
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現有電池充電規格待改善之處

V1.1的電池供電規格的規格書雖然可以提供較大電流的充電需求,但基於要相容於舊有的USB裝置,並沒有大幅改正USB裝置描述元的部份,特別是最大電流(Max Power)、HUB描述元等,硬體上雖然可以透過機制來判斷是否要進入”大電流”狀態,但對作業系統而言,並沒有辦法取得資訊或控制過程,所以目前已有由微軟所主導的新版規格針對此點在討論。新版規格書主要是針對韌體與軟體的部分,希望作業系統可以探知”充電”的過程與狀態,例如預計充電時間,電流使用狀態,電流分配,過電流警示等。相信有了這些突破,在不久的將來,支援USB充電的系統將可以扮演一個快速又聰明的“充電站”。