4. 物理层：电压、电流与 Rp/Rd 电阻

聊完报文结构，我们得回到最底层——电气特性。你知道，PD 协商的第一步不是发消息，而是把 CC 线拉到一个特定的电压。

说白了，物理层就是靠电压和电阻来“打招呼”的。源端（Source）在 CC 线上拉一个电阻 Rp，宿端（Sink）下拉一个电阻 Rd，两者分压后产生一个电压信号。这个电压值告诉源端：有没有设备插入？能要多少电流？

我个人习惯先画一张总图，把整个检测链路看清楚。下面这张图就是 CC 线电压检测的简化模型——我当年刚接触 PD 协议时，对照着这张图才搞明白 Rp 和 Rd 是怎么配合的。

4.1 Rp 与 Rd 的定义与取值

在 USB Type-C 规范里，Source 端的 Rp 上拉电阻有几种标准值，Sink 端的 Rd 则固定为 5.1kΩ（误差 ±1%）。想一想，为什么 Rd 要固定？我个人经验是：固定 Rd 可以让 Source 端通过测量 CC 线上的电压反推 Rp，从而知道该提供多大的电流。

下表列出了 Rp 的四个常用档位（对应不同的供电能力）：

Rp 标称值 (Ω)	对应电流能力	源端电压 (3.3V 系统)	CC 线电压 (Rd=5.1k)
22k	500 mA (USB 2.0)	3.3V	约 0.4V
10k	1.5 A (5V)	3.3V	约 1.1V
5.1k	3 A (5V / 9V / 15V / 20V)	3.3V	约 1.7V
约 330Ω	扩展供电（如 5A）	3.3V	约 2.4V

嗯，这里有一个容易被忽略的点：Rp 的精度必须控制在 ±5% 以内，否则电压检测会出偏差。

4.2 原理与检测流程

流程其实很简单，但步骤需要注意：

1. Source 上电：VBUS 还没输出，CC 线保持空闲状态（Source 内部已接好 Rp）。
2. Sink 插入：Sink 的 Rd 下拉到 GND，形成分压回路。
3. 电压检测：Source 的 ADC 测量 CC 线电压，判断等级。
4. 锁定电流：Source 根据电压档位开启 VBUS 并声明对应电流能力。
5. 开始协商：物理层握手完成，即可进入 PD 消息通信。

我遇到过一种奇怪的现象：明明插了支持 3A 的设备，CC 线电压却只有 0.8V——后来查出来是 Sink 端的 Rd 焊成了 10kΩ（本应用 5.1k）。所以，电阻的焊接和选型千万不能马虎。

4.3 实际电路中的坑

写到这里，我想起几个真实项目中的血泪教训：

• ESD 保护管脚电容：CC 线上加的 TVS 管结电容如果太大（超过 50pF），会严重拖慢边沿时间，导致 Source 误判连接状态。建议用低电容（<10pF）的 ESD 保护器件。
• Rp 的封装功率：别小看这个电阻！当 VBUS 输出 20V 时，如果 CC 线被意外短路到 VBUS（比如 Sink 的 CC 线被错误拉高），流过 Rp 的电流可能烧毁电阻。我建议选 0603 以上封装，1/8W 起步。
• ADC 参考电压：Source 的 ADC 需要稳定的 3.3V 参考，纹波超过 30mV 就会导致档位判断出错。我们曾用片内 VREF 结果发现温飘太大，后来改了外部基准。
• CC 线长距离：线缆长度超过 2m 时，寄生电容会拉低 CC 线上的有效电压，导致 Source 误判为低电流档。我有个客户用 3m 线缆，最后不得不调高 Rp 值来补偿。

4.4 调试时的测量对照表

最后，我分享一个自己在调试时常用的快速对照表。你只要量一下 CC 线对地的电压，就能反推当前电阻配置：

实测 V_CC (V)	可能原因	处理方法
0 ~ 0.2V	未插入 Sink 或 Rd 短路	检查连接器，测量 Rd 阻值
0.3 ~ 0.6V	Rp=22k，对应 500mA	确认 Sink 需要的电流是否匹配
1.0 ~ 1.3V	Rp=10k，对应 1.5A	可正常协商
1.6 ~ 2.0V	Rp=5.1k，对应 3A	可正常协商
2.3 ~ 2.7V	Rp=330Ω，对应扩展供电	检查是否支持 5A 线缆
>2.8V	CC 线对 VBUS 短路	立即断电，检查线路

记住，物理层是 PD 通信的地基。Rp 和 Rd 这些看似简单的电阻，一旦选型或焊接出错，后续所有协商都会失败。我早期被这个问题折腾了整整一周，后来每次画 PCB 都把 CC 线单独拉出来加测试点。