了解这项改变生活的技术：4/5
USB PD 规格允许提供高达240W。当功率达到这些水平时，存在线缆或设备中的缺陷有可能导致过热甚至火灾的风险。顾虑的是，许多涌入市场未经认证的产品可能会损害使用高功率时的安全性。由于这些原因，USB PD规范包括将缺陷或产品虚假陈述引起的事故风险降至最低。
潜在事故
安全是USB充电设计人员和用户的一个重要问题。例如，将Micro-B插头倒置连接会导致插座损坏和烧毁。USB PD的出现使安全性变得更加重要，因为它支持相当高的电压和电流。
线缆缺陷是另一个问题。例如，将重物放在线缆上可能会损坏内部绝缘层，导致短路电流浪涌，从而导致内部温度迅速升高。
还必须考虑其他类型的潜在故障。如我们所见，USB PD允许供电端和受电端协商以选择5V至48V范围内的电压。但是，协商过程中的错误仍可能导致VBUS上施加意外的高电压，从而导致过热或火灾。
另一个令人担忧的问题是，最近假冒产品大量涌入市场，其中许多产品不符合相关的安全标准。这些器件可能在传统的5V电压下正常工作，但随着电压升高，问题便会产生。事实上，有报道称使用此类产品会导致设备损坏、过热和火灾。由于这些设备将自己伪装成优质品牌商品，因此买家通常会被误导购买。
因此，USB PD 设备设计人员必须采取预防措施，防止各种危险，包括可能由插座或线缆损坏或连接到假冒组件引起的危险。USB PD 标准本身实施了各种保护措施来应对这些危险。因此，真正符合USB PD标准的设备可以放心地以高安全性运行。
协商决定电压和电流
让我们认识一下USB PD充电的工作原理，假设要充电的设备通过 USB Type-C® 数据线连接到 AC 适配器。让我们看看此方案如何成功回避上面指出的一些问题。
首先，请注意，将插头倒置插入不会造成损坏，因为 USB Type-C 插头是可翻转的。因此，USB Type-C 连接完全消除了这个问题。
在上一节中，我们提出了一张显示了USB PD 功率、电压和电流的组合表格。（请参阅 USB 供电（2）：技术 1，表 1）。 该表显示，在电压为20V且功率高于60W至100W的情况下，电流受线缆规格的限制（参见表 2 中标记为“1”）。此合规性信息和线缆规格可从线缆本身内置的e-Marker中获取。
图 1：符合 USB 3.1 标准的 USB Type-C 线缆包括 e-Marker，可提供有关线缆规格、制造商等的信息。
供电端和受电端进入协商过程以确定适当的电源条件。在协商过程中，根据电源规则—考虑供电的能力、受电端所需的电压和电流以及线缆。连接后，直到检测到 供电-受电连接，VBUS电压为0V。从检测到供电-受电连接到协商完成，VBUS电压为5V。 协商完成后，电压达到商定的水平，USB PD 电源开始。
保护电路
如果线缆符合USB PD标准且设备工作正常，则电源规则将确保将充电参数设置在允许的电压和电流范围内。但此情况还不是很安全，因为线缆或连接器的缺陷仍然存在可能导致操作错误、设备损坏或潜在火灾危险的危险。
在USB PD下，电压、电流和温度这三个参数中的任何一个都可能出现问题。这就是为什么USB PD标准还提供了检测此类问题的能力，以便在设备损坏或火灾发生之前停止运行或调整条件。USB PD规范提供过压保护（OVP）、过流保护（OCP）和过热保护（OTP）; 当检测到任何这些情况时，必须降低功率。因此，遵守USB PD规范有助于确保提供有效的保护。
身份验证（C-AUTH）
线缆和 AC 适配器上的认证 USB 徽标表明这些产品已通过 USB-IF（USB 实施者论坛）的认证。使用经过认证的产品可确保在源端和接收器处实施 OVP、OCP 和 OTP。线缆的 e-Marker 还将提供有关线缆规格的信息。
但仍然存在另一个潜在危险：在不知情的情况下使用假冒产品。仿冒产品可能带有经过认证的 USB 徽标，即使它们实际上没有经过认证。购买者不能仅通过查看徽标来确定产品是否合法。线缆的 e-Marker 返回的 ID 信息也可能是伪造的——劣质线缆可能会存储和返回直接从高质量型号复制的 ID 数据。
| C-AUTH结果 | Sink 的行为 |
|---|---|
| 身份验证失败 | 请求高达 500mA的5V电流 |
| 通过身份验证; 但不在白名单上 | 请求高达500mA的5V电流 |
| 通过身份验证;在白名单上 | 设备经过身份验证和信任。受电端可以信任e-Marker 信息等。 |
因此，USB-IF制定了USB Type-C 身份验证（C-AUTH），这是一种对设备进行身份验证的方法，从而防止数据篡改和非法使用。USB PD规范通过使用公钥基础设施（PKI）来实现C-AUTH，这在互联网世界中是一种久经考验的方法。我们不会在这里详细介绍 PKI实施; C-AUTH执行方式是，发起方（笔记本电脑、平板电脑等）从响应方（线缆、AC 适配器等）读出证书链。，然后发起方验证证书。 提供包含合规性测试状态的外部数据库（白名单）允许发起方对响应方进行身份验证，然后检查白名单以确保响应方包含在列表中。这种双重检查过程（身份验证和白名单）可以可靠地识别设备及其合规性状态。
此外，C-AUTH 不仅可以覆盖供电端和受电端，还可以覆盖线缆。这使得构建更安全的系统。
补充：其他充电方式
所有使用USB Type-C 连接器和线缆的兼容USB充电方法都是常规的USB电池充电，符合 USB Type-C 和USB PD 标准。但是，USB规范不提供任何其他用途。虽然许多手机供应商都采用了非标准的快速充电方法，但这些方法在USB Type-C 实施中是不允许的。虽然早期的USB Type-C 规范允许在将VBUS保持在5V的同时增加电流，但这种情况已不再允许 - 使用这种方法的设备将被淘汰。从一开始，USB标准就禁止VBUS电压超过5V。只有随着USB PD 的出现，使用更高的电压才变得允许。
在下一节，我们将介绍一些目前实现这些 USB PD 要求的瑞萨产品。