Blueprint de Projeto USB-C Pronto para Conformidade com as Regras da UE para Carregador Comum

Principais conclusões

• A seleção do controlador de Power Delivery (PD) orienta o projeto; a prontidão do carregamento abrange o comportamento de PD, proteção, cabos e validação térmica.
• A certificação de cabos pela USB-IF agora tem dois níveis, 60 W e 240 W, levando as escolhas de cabos e eMarkers para a área de compras.
• A USB-IF oferece dois caminhos para a documentação de conformidade USB; a conformidade com EMC, segurança, RoHS e RED segue separadamente. 
• O arquivo técnico e a arte-final da embalagem são partes centrais do pacote de conformidade.

O roteiro em cinco perguntas

Imagine esta reunião: uma revisão de projeto antes do lançamento para um produto portátil de 65 W. Enquanto o líder de hardware apresenta o subsistema USB-C, o responsável por conformidade faz cinco perguntas: 

1. Qual controlador de PD? 
2. Que proteção existe nas linhas Configuration Channel (CC) e Sideband Use (SBU)? 
3. Qual cabo acompanha o produto na caixa? 
4. Qual caminho de teste produz o relatório de conformidade? 
5. O que entra no arquivo técnico? 

Para produtos destinados ao mercado da UE sob a Directive (EU) 2022/2380 (a Diretiva do Carregador Comum), essas respostas devem estar no plano do projeto antes de o layout ser congelado.

Essas cinco perguntas definem o roteiro. Cada uma corresponde a uma decisão tomada durante o projeto, e as seções a seguir as respondem em ordem, da seleção do controlador até o arquivo técnico.

1. Seleção do controlador de PD

Nos termos da Commission Notice 2024/C 2997, equipamentos de rádio que carregam acima de 15 W, 5 V ou 3 A devem oferecer suporte a USB Power Delivery. Três decisões orientam a seleção do controlador de PD:

Função de potência

Um dispositivo que apenas consome energia é um sink, enquanto um power bank, notebook ou hub que pode fazer ambos é uma porta dual-role power (DRP). Essa função define a terminação pull no CC e a classe do controlador: produtos somente sink usam controladores mais simples e de menor custo, enquanto DRP adiciona caminhos bidirecionais de energia e proteção em ambos os lados. A diretiva regula a interface de carregamento, portanto todo dispositivo dentro do escopo precisa de um sink compatível, mesmo que também forneça energia. 

SPR versus EPR

O Standard Power Range (SPR) do USB PD abrange perfis de até 100 W. O USB PD 3.1 adicionou o Extended Power Range (EPR), elevando a faixa suportada para 240 W com novos níveis fixos em 28 V, 36 V e 48 V. Projetos acima de 100 W entram em EPR; muitos projetos portáteis de 65 W permanecem em SPR.

Integrado versus dividido (TCPM/TCPC)

Controladores autônomos combinam o mecanismo de política Type-C Port Manager (TCPM) e a camada física Type-C Port Controller (TCPC) em um único chip. Em projetos divididos, a política TCPM roda em um MCU host com um CI TCPC separado via I2C. A solução integrada simplifica a inicialização; a dividida adiciona flexibilidade para aplicações com múltiplas portas ou políticas personalizadas.

Controladores USB PD e componentes de gerenciamento de energia incluem TI's TPS25751 e TPS26750, os controladores sink Diodes’ AP33771C e AP33772S, a família Infineon's EZ-PD^™ PMG1 family e o silício Renesas’ USB-C PD EPR silicon.

2. Proteção da porta e projeto térmico

O pitch de pinos de 0,5 mm do USB-C coloca as linhas CC e SBU ao lado de VBUS, que conduz até 20 V em SPR e 48 V em EPR. Um pino torto, detritos condutivos ou um cabo com defeito podem colocar VBUS em curto com qualquer uma dessas linhas e danificar o controlador de PD. O próprio receptáculo também representa um risco mecânico: uma junta de solda trincada na porta é uma causa comum de retornos em campo.

Três modos de falha orientam a seleção dos componentes de proteção: 

Descarga e sobretensão em CC e SBU

Eventos de descarga eletrostática (ESD) e sobretensão nessas linhas exigem diodos discretos de supressão de tensão transitória (TVS) com tensão de trabalho acima da VBUS máxima esperada (20 V para SPR, 50 V para EPR). Semtech's µClamp family e equivalentes da TDK e da Bourns tratam eventos transitórios. Alternativas integradas como TI TPD8S300, Diodes DPO2036, Kinetic KTU1101 e ST TCPP combinam ESD e desligamento por sobretensão em um único encapsulamento.

Capacidade de suportar surtos em VBUS

A VBUS sofre surtos devido a transientes de linha e eventos de conexão a quente. Diodos TVS de maior potência, especificados conforme a IEC 61000-4-5 (a norma de imunidade a surtos), lidam com esses eventos. Aqui a capacitância não é a restrição, portanto a seleção se concentra na tensão de clamp e na corrente de pulso de pico.

Pares diferenciais de alta velocidade

TX e RX exigem TVS de capacitância ultrabaixa (tipicamente de 0,2 a 0,7 pF) para preservar a integridade do sinal em velocidades USB 3.2 e USB4. Mantenha curtos os comprimentos dos stubs para evitar descontinuidades de impedância.

Calor no conector

Os três modos de falha acima são elétricos. Potência alta sustentada acrescenta um modo térmico: calor no conector. Dispositivos polymeric positive temperature coefficient (PTC) no caminho de VBUS ou Littelfuse setP digital temperature indicators na linha CC são ambas opções viáveis. A solução na linha CC evita perda por inserção no caminho de VBUS.

3. Requisitos de cabos e eMarker

Três verificações orientam a decisão sobre o cabo: nível de certificação, requisitos físicos e o eMarker. 

A certificação de cabos agora é binária: 60 W ou 240 W

A USB-IF descontinuou a certificação de cabos de 100 W em dezembro de 2021, deixando dois níveis: 60 W (sem exigência de eMarker) ou 240 W (com eMarker certificado para EPR). Para um cabo de carregamento na caixa do produto, a área de compras escolhe um ou outro.

Cabos EPR têm requisitos físicos mais rigorosos

As exigências de escoamento superficial e distância de isolação são mais rígidas, com tensão funcional mínima de 53,65 V e tensão nominal mínima de 63 V para o capacitor de bypass. A USB-IF 240 W mark deve aparecer no sobremolde do conector ou em um adesivo e, a partir de 14 de dezembro de 2028, a Commission Regulation (EU) 2025/2052 torna obrigatórias as marcações de potência em ambos os plugues para vendas na UE.

Detalhes do eMarker tornam-se uma verificação de compras

Para cabos EPR de 240 W, o eMarker comunica as capacidades do cabo durante a negociação USB PD, tornando-se um detalhe de qualificação para qualquer cabo de alta potência incluído na caixa. Componentes eMarker com capacidade EPR incluem Injoinic IP2133H, Hynetek HUSB332B, VIA Labs VL153 e Infineon's EZ-PD CMG2, cada um vinculado a um USB-IF Test ID na lista de cabos certificados.

Sem um eMarker válido, a fonte PD recua para 3 A a 20 V (60 W); acima disso, é contra o eMarker que a fonte negocia.  

4. Caminhos de validação

Dois caminhos produzem a documentação exigida pela diretiva.

Certificação USB-IF completa

O caminho completo submete o produto a um USB-IF Compliance Workshop para testes de protocolo, elétricos e de interoperabilidade, produzindo um Test ID, uma listagem na USB-IF Integrators List e os direitos de uso do logotipo certificado. 

Programa de conformidade da UE com as especificações USB-IF

O caminho mais restrito, lançado em 2024, está alinhado com as referências de normas harmonizadas da diretiva. O EU Conformity program executa os testes mínimos para demonstrar conformidade com EN IEC 62680-1-2:2022 (USB PD) e EN IEC 62680-1-3:2022 (USB Type-C). O resultado é um relatório de conformidade, diferente de uma licença de logotipo certificado, e o programa aceita protocolos proprietários em camadas sobre USB-C e PD compatíveis. Produtos que dependem do logotipo para marketing precisam do caminho completo; a maioria dos demais não.

Os laboratórios de teste autorizados incluem Granite River Labs, UL Solutions, Allion Labs e iST.

5. Arquivo técnico, DoC e arte-final da embalagem

Todo produto dentro do escopo comercializado na UE exige um arquivo técnico: projeto, registros de teste e declarações legais em um único pacote auditável, mantido por 10 anos. Radio Equipment Directive (RED) Annex V define o conteúdo:

• Descrição do produto com fotografias e versões de firmware
• Desenhos de projeto e fabricação, incluindo o esquemático do subsistema USB-C
• Lista das normas harmonizadas citadas por edição
• Relatórios de teste da certificação USB-IF ou do programa EU Conformity
• Avaliação de risco nos termos do Artigo 3(1) da RED
• Cópia da declaração UE de conformidade

A arte-final da embalagem tem seus próprios requisitos: o pictograma do Anexo Ia, Parte III, no formato aplicável (carregador incluído ou não), além do rótulo de capacidade de carregamento da Parte IV, deve aparecer na embalagem e, para listagens online, próximo ao preço.

Abastecimento da BOM regulamentada

Os componentes no caminho regulamentado (controladores de PD, CIs eMarker, proteção TVS, conectores USB-C e cabos certificados para EPR) agora são itens da BOM, e cada um deles remete a um requisito das seções acima. Octopart oferece busca paramétrica e visibilidade de fornecedores para expor os detalhes do fabricante e os dados de estoque de que essas decisões precisam.

Para as forças de mercado por trás desses requisitos, veja After the EU Laptop Charger Deadline, USB-C Becomes the Design Baseline.