2014年，在支持正/反兩面插拔的USB-C發表之後，USB Type-C形式逐漸成為普遍使用的傳輸接頭。2015年，Thunderbolt也開始採用與USB Type-C形式同樣的接頭。因應USB-C和Thunderbolt介面的普及以及傳送速率的提升，相關設備對功率的要求也有進一步的增加。其中，Power Delivery（簡稱PD）的技術使得電源傳輸支援個別方向運作，供電率從BC 1.2版本的7.5W一躍而升至100W。USB-IF於2021年發佈了「USB Power Delivery Specification Revision 3.1」之後，新增28V、36V和48V電壓範圍，使最大供電功率分別達到140W、180W和240W。
USB-C與Thunderbolt的電源供給裝置和受電裝置之間，有相同的協議。受電裝置可提供允許以及現在需要的電壓及電流(PDO，Power Data Object)。同理，供電裝置也會透過協定提供能夠供應的PDO。
有鑑於此，相關認證機構也明確的定義了電源相關的規範以及測試流程，而相關測試的核心設備又以多功能電錶和直流電子負載為主。以下會針對USB Power Delivery及Thunderbolt使用到直流電子負載之測試專案進行來說明與做及比較（以20V/100W以內的PD 2.0為主要討論範疇）。
Thunderbolt電源規範量測說明
量測用治具，建議下列擇一使用，以利量測進行：
- Wilder USB 3.1 Type-C power delivery coupon (Part No. 640-0760-000)
- LUXSHARE-ICT USB power delivery coupon (Part No. TF21-215G)
測試儀器及設備之規格要求
主要測試設備包含直流電源供應器、直流電子負載、多功能數位電錶以及PD Controllers。
Thunderbolt 環境圖
1. 直流電源供應器要求符合以下規格
因此規範中建議使用Keysight N6705C搭配N6752A模組。
N6705C DC Power Analyzer
資料來源：https://www.keysight.com/us/en/product/N6705C/dc-power-analyzer-modular-600-w-4-slots.html
2. 直流電子負載
因此規範中建議使用Chroma 6312A搭配63101A模組。
Chroma 6312A
資料來源：https://www.tequipment.net/Chroma/6312A/Electronic-Loads/
3. 多功能數位電錶
因此規範中建議使用Keysight 34465A。
34465A Digital Multimeter, 6 ½ Digit, Truevolt DMM
資料來源：https://www.keysight.com/us/en/support/34465A/digital-multimeter-6-5-digit-truevolt-dmm.html）
4. PD Controllers
沒有特別指定。
須使用直流電子負載進行測試的項目
Power Capacity會使用到多台電子負載進行定電流及定功率模式的抽載測試。
針對DUT下每一個Port所支持的PDO進行所有的排列組合並測試，同時包含VBUS與VCONN，確認電壓沒有低於規範。另外，依據不同角色(Host/ Self powered device)，會有不同的抽載電流設定。
Current Limit會使用到1台電子負載進行定電流階梯掃描模式抽載測試。
依照特定條件，分別針對單一Port的VBUS(所支持的PDO)與VCONN(CC1/CC2)透過階梯式的定電流模式進行掃描測試，以確認每一個Port的過電流保護點。
Short Protection會使用到1台電子負載進行短路模式測試。
依照設定條件，分別針對單一Port的VBUS與VCONN(CC1/CC2)，進行一段時間的短路模式測試，以確認每一個Port的短路保護功能。
Over Power Protection會使用到一台有定功率階梯掃描模式的電子負載進行抽載測試。
若DUT某Port之PDO有符合設定條件才進行測試。針對這些Port的VBUS，透過階梯式的定功率進行掃描測試，以確認每一個Port的最大允許功率是否符合額定值。
介紹Thunderbolt電力傳輸測試流程及規範後，接下來百佳泰會再繼續說明USB的部分，並進一步比較兩者差異。
USB Power Delivery測試規範量測說明
量測以USB-IF協會指定之QuadraMAX進行，QuadraMAX可視為多功能整合的一體機，而PD測試會使用到的功能包含其中的可程式化直流電源供應器、電子負載、數位電錶及PD Controllers。
QuadraMAX設備
直流電子負載4大測試項目
以下列出必須使用直流電子負載進行測試的項目：
USB Power Delivery 環境圖
針對DUT下每一個Port所支援的PDO從最低電壓依序增加，直到每個Port都達到其PDO所支援的最高電壓，每個階段都對每個Port的VBUS進行電流抽載測試，抽載電流以該PDO所允許之最大額定電流的25%為單位增加，直到滿載，確認每個測試條件下，其VBUS電壓沒有低於規範。
針對DUT下每一個Port所支持的PDO進行所有的排列組合，每個組合都對每個Port的VBUS進行電流抽載測試，抽載電流以該PDO所允許之最大額定電流的25%為單位增加，直到滿載，確認每個組合的測試，其VBUS電壓沒有低於規範。
針對DUT的每一個Port所支援的最高電壓之PDO進行VBUS的最大允許電流抽載，抽載電流以所允許之最大額定電流的25%為單位增加，直到滿載後，傳送Hard Reset訊號，需在規範時間內回到指定電壓，以確認此功能正常。
針對DUT的每個Port所支持的每個PDO進行VBUS過電流保護測試，抽載電流以該PDO所允許之最大額定電流的25%為單位增加，直到滿載後，再改以小刻度微幅增加，並記錄發生保護的電流值，以確認過電流保護功能正常。
USB PD與Thunderbolt抽載測試比較
比較兩者測試規範，差異最大的4點如下：
- USB Power Delivery針對VBUS的抽載測試中，不需要同時對VCONN抽載。
- USB Power Delivery測試使用QuadraMAX與通用的USB Cable進行，意即沒有電壓Remote Sensing機制。
- Thunderbolt的抽載測試中，會有VBUS與VCONN同時抽載的需求。
- Thunderbolt的抽載測試中，沒有整合性的儀器及自動化流程。
綜合上述，USB PD的部分，在抽載測試的電壓量測上，無法實現電壓Remote Sensing。為了補償Cable的直流等效電阻在抽載時電流所造成的電壓量測誤差，每一次測試之前都必須先使用QuadraMAX量測Cable直流等效電阻，並且將此阻值回填至系統中，作為電壓量測誤差的補償依據。但實際使用上卻無法校正此等效直流電阻因為溫度係數所造成的誤差。然而，為了實現Thunderbolt的抽載測試，必須具備多台設備以及繁瑣的人工作業，在時間、空間及金額上的成本累積起來都相當可觀。
產品在開發階段，除了須遵循USB-IF標準，以確保產品品質及安全設計符合規範，廠商更需要驗證自家Type-C產品（包括線纜）在不同使用情境下，能否與其他產品順利運作，以防止供電異常、系統停擺、甚至元件燒毀等現象發生，引發不良使用者經驗。
百佳泰提供可應用於Thunderbolt及USB PD的測試設備，可同時實現整合及自動化的系統，以降低以上之量測成本。如果有興趣想進一步瞭解，可與我們聯繫service@allion.com
*Thunderbolt™是Intel® Corporation的註冊商標
*USB、USB4™、USB-C®、USB Type-C®和USB-IF是USB Implementers Forum的註冊商標