符合欧盟通用充电器规定的 USB-C 设计蓝图

关键要点

• Power Delivery（PD）控制器的选择会主导整体设计；充电器就绪性涵盖 PD 行为、防护、电缆以及热验证。
• USB-IF 现已将线缆认证分为两个等级：60 W 和 240 W，这使线缆和 eMarker 的选择进入采购决策范围。
• USB-IF 为 USB 符合性文档提供两条路径；而 EMC、安全、RoHS 和 RED 合规则分别独立开展。 
• 技术文档和包装图稿是合规资料包中的核心组成部分。

用五个问题搭建蓝图

设想这样一场会议：一款 65 W 便携式产品在发布前进行设计评审。硬件负责人讲解 USB-C 子系统时，合规负责人提出了五个问题： 

1. 选择哪款 PD 控制器？ 
2. 配置通道（CC）和边带用途（SBU）线路上采用什么防护？ 
3. 包装盒内随附哪种线缆？ 
4. 通过哪条测试路径生成符合性报告？ 
5. 技术文档中应包含哪些内容？ 

对于面向欧盟市场并受 Directive (EU) 2022/2380（通用充电器指令）约束的产品，这些答案应在 PCB 布局冻结前写入项目计划。

这五个问题定义了整套蓝图。每个问题都对应设计阶段需要敲定的一项决策，接下来的章节将按顺序逐一回答，从控制器选择一直到技术文档。

1. PD 控制器选择

根据 Commission Notice 2024/C 2997，充电功率超过 15 W、5 V 或 3 A 的无线电设备必须支持 USB Power Delivery。PD 控制器的选择主要由三项决策驱动：

电源角色

仅从外部获取电力的设备称为受电端（sink），而移动电源、笔记本电脑或集线器这类既可供电也可受电的设备则属于双角色电源（DRP）端口。角色决定了 CC 上拉/下拉终端方式以及控制器类别：仅受电产品可使用更简单、成本更低的控制器，而 DRP 则需要双向电源路径以及两侧防护。该指令规范的是充电接口，因此所有受管辖设备都需要具备合规的受电功能，即使它们同时也能对外供电。 

SPR 与 EPR

USB PD 的标准功率范围（SPR）覆盖最高 100 W 的配置。USB PD 3.1 新增了扩展功率范围（EPR），将支持范围提升至 240 W，并增加了 28 V、36 V 和 48 V 的新固定电压等级。超过 100 W 的设计进入 EPR 范畴；许多 65 W 便携式设计则仍属于 SPR。

集成式还是分离式（TCPM/TCPC）

独立控制器将 Type-C Port Manager（TCPM）策略引擎和 Type-C Port Controller（TCPC）物理层集成在单芯片中。分离式设计则在主机 MCU 上运行 TCPM 策略，并通过 I2C 连接独立的 TCPC 芯片。集成式更易于启动调试；分离式则更适合多端口或定制策略应用，灵活性更高。

USB PD 控制器和电源管理器件包括 TI 的 TPS25751 和 TPS26750、 Diodes 的 AP33771C 和 AP33772S 受电控制器、 Infineon 的 EZ-PD^™ PMG1 系列，以及 Renesas 的 USB-C PD EPR 芯片。

2. 端口防护与热设计

USB-C 的 0.5 mm 引脚间距使 CC 和 SBU 线路紧邻 VBUS，而 VBUS 在 SPR 中最高可达 20 V，在 EPR 中可达 48 V。弯曲引脚、导电异物或故障线缆都可能导致 VBUS 与这些线路短路，从而损坏 PD 控制器。接口本身也存在机械风险：端口焊点开裂是现场返修的常见原因。

三种失效模式决定了防护器件的选择： 

CC 和 SBU 上的放电与过压

这些线路上的静电放电（ESD）和过压事件需要使用离散瞬态电压抑制（TVS）二极管，其工作电压应高于预期的最大 VBUS 电压（SPR 为 20 V，EPR 为 50 V）。 Semtech 的 µClamp 系列 以及 TDK 和 Bourns 的同类产品可应对瞬态事件。像 TI TPD8S300、 Diodes DPO2036、 Kinetic KTU1101 和 ST TCPP 这样的集成方案，则可在单封装中同时实现 ESD 防护和过压关断。

VBUS 上的浪涌处理

VBUS 会受到线路瞬变和热插拔事件带来的浪涌影响。可选用符合 IEC 61000-4-5（浪涌抗扰度标准）的高功率 TVS 二极管进行处理。这里电容不是主要约束，选型重点在于钳位电压和峰值脉冲电流。

高速差分对

TX 和 RX 需要超低电容 TVS（通常为 0.2 至 0.7 pF），以在 USB 3.2 和 USB4 速率下保持信号完整性。应尽量缩短支路长度，以避免阻抗不连续。

连接器处的发热

上述三种失效模式都属于电气问题。持续高功率工作还会带来一个热问题：连接器发热。 VBUS 路径中的聚合物正温度系数（PTC）器件，或布置在 CC 线路上的 Littelfuse setP 数字温度指示器，都可作为方案。走 CC 线路的方案可避免在 VBUS 路径中引入插入损耗。

3. 线缆与 eMarker 要求

线缆决策主要由三项检查决定：认证等级、物理要求以及 eMarker。 

线缆认证现在是二选一：60 W 或 240 W

USB-IF 已于 2021 年 12 月停止 100 W 线缆认证，目前仅保留两个等级：60 W（无需 eMarker）或 240 W（要求通过 EPR 认证的 eMarker）。对于零售包装中随附的充电线缆，采购必须二选一。

EPR 线缆的物理要求更严格

其爬电距离和电气间隙要求更严，最小功能电压为 53.65 V，旁路电容的最低额定电压为 63 V。 USB-IF 240 W 标识 必须出现在连接器包胶外壳上或贴纸上；并且自 2028 年 12 月 14 日起， Commission Regulation (EU) 2025/2052 要求面向欧盟销售的产品在两端插头上都必须标注功率信息。

eMarker 细节将成为采购检查项

对于 240 W EPR 线缆，eMarker 会在 USB PD 协商期间传达线缆能力，因此它成为包装内任何高功率线缆的一个资格审查细节。支持 EPR 的 eMarker 器件包括 Injoinic IP2133H、 Hynetek HUSB332B、 VIA Labs VL153，以及 Infineon 的 EZ-PD CMG2，且各自都对应已认证线缆列表中的 USB-IF Test ID。

如果没有有效的 eMarker，PD 电源端会回退到 20 V、3 A（60 W）；超过这一范围时，电源端就是依据 eMarker 所声明的能力进行协商。 

4. 验证路径

有两条路径可生成该指令所要求的文档。

完整 USB-IF 认证

完整路径要求产品参加 USB-IF Compliance Workshop，完成协议、电气和互操作性测试，从而获得 Test ID、列入 USB-IF Integrators List，并取得认证标志的使用权。 

EU Conformity to USB-IF Specifications Program

这条较窄的路径于 2024 年推出，与该指令所引用的协调标准保持一致。 EU Conformity program 执行最低限度的测试，以证明产品符合 EN IEC 62680-1-2:2022（USB PD）和 EN IEC 62680-1-3:2022（USB Type-C）。其输出是符合性报告，而不是认证标志许可；并且该项目接受叠加在合规 USB-C 和 PD 之上的专有协议。对于需要借助认证标志进行营销的产品，应选择完整路径；多数其他产品则不必如此。

授权测试实验室包括 Granite River Labs、 UL Solutions、 Allion Labs 和 iST。

5. 技术文档、DoC 与包装图稿

所有在欧盟市场销售且属于受管辖范围的产品，都需要准备技术文档：将设计资料、测试记录和法律声明整合为一个可审计的资料包，并保存 10 年。 Radio Equipment Directive (RED) Annex V 规定了其内容：

• 包含照片和固件版本的产品描述
• 设计和制造图纸，包括 USB-C 子系统原理图
• 按版本列出的协调标准清单
• 来自 USB-IF 认证或 EU Conformity program 的测试报告
• 依据 RED 第 3(1) 条进行的风险评估
• 欧盟符合性声明副本

包装图稿也有其专门要求：必须标注 Annex Ia 第 III 部分规定的象形图，采用适用的版本（含充电器或不含充电器），并标示第 IV 部分规定的充电能力标签；对于在线商品页面，这些信息还必须显示在价格附近。

受监管 BOM 的采购

处于受监管路径中的元件（PD 控制器、eMarker IC、TVS 防护器件、USB-C 连接器以及通过 EPR 认证的线缆）如今都已成为 BOM 明细项，而且每一项都可追溯到上述章节中的某项要求。 Octopart 的参数搜索和供应商可视化功能，能够呈现这些决策所需的制造商细节和库存数据。

关于这些要求背后的市场驱动力，请参见 After the EU Laptop Charger Deadline, USB-C Becomes the Design Baseline。