USB-C 완벽 해설: 특징, 핀아웃, 파워 딜리버리까지

소개:

디바이스 간 연결성에 있어 USB는 유선 연결의 표준으로 여겨집니다. USB 표준의 마지막 주요 업데이트는 USB-C 커넥터의 도입으로 이루어졌습니다. USB Type-C 커넥터에 대해 얼마나 알고 계신가요? 이 기사에서는 UCB Type-C의 구조와 모드에 대해 논의하겠습니다. 이 USB는 데이터 전송과 전력 공급 모두 가능합니다. 또한 뒤집어서 꽂을 수 있으며(플리퍼블), 우리가 살펴볼 많은 중요한 기능을 가지고 있습니다. 하지만 먼저 USB-C를 정의해 보겠습니다.

USB Type-C:

USB Type-C(USB-C로도 알려짐)는 24핀 USB 커넥터 시스템입니다. 최대 10Gb/s의 고속 데이터 전송과 최대 100W의 전력 공급을 제공할 수 있습니다.

USB Type-C 특징:

USB Type-C 인터페이스에는 세 가지 주요 특징이 있습니다:

1. 수용구(리셉터클)에 상대적으로 뒤집을 수 있는 플리퍼블 커넥터로 구성됩니다.
2. 이전 USB 표준(USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 등)과 서드파티 프로토콜(DisplayPort, HDMI)을 대체 모드(Alternate Mode)에서 지원합니다.
3. 이 인터페이스를 사용하여 디바이스는 인터페이스를 통해 적절한 수준의 전력 흐름을 선택할 수 있습니다.

USB-C 리셉터클/핀:

앞서 언급한 대로 USB-C 커넥터에는 리셉터클과 플러그에 24개의 핀이 있습니다.

그림 1. USB Type-C 리셉터클. 이미지 제공: Microchip.

그림 2. USB Type-C 플러그. 이미지 제공: Microchip.

USB 2.0 차동 쌍:

USB 2.0 연결에 사용되는 차동 쌍은 D+와 D- 핀입니다. 리셉터클의 두 D+와 D- 핀은 서로 연결되어 있으며 오직 하나의 USB 2.0 데이터 차동 쌍만 사용 가능합니다. 이것은 '플리퍼블' 기능을 위한 것입니다.

전원 및 접지 핀:

VBUS 핀과 GND 핀은 각각 전원과 반환 경로입니다. VBUS의 기본 전압은 5V지만 다른 장치에 대해 기본값이 아닌 다른 값을 사용할 수 있습니다. VBUS는 최대 20V, 최대 전류 5A까지 전도할 수 있으므로 최대 100W의 전력을 공급할 수 있습니다. 이는 더 많은 전력을 요구하는 대형 장치 충전에 사용될 수 있습니다. 이는 USB Type-C가 장치에 대한 전력 요구사항에 적응할 수 있음을 의미합니다.

RX 및 TX 핀:

RX와 TX 차동 쌍이 두 세트 있습니다. 하나의 RX 쌍과 하나의 TX 쌍은 USB 3.0/3.1 프로토콜에 사용될 수 있습니다. 멀티플렉서가 케이블을 통해 차동 쌍으로부터 데이터를 재라우팅하는 데 사용됩니다. USB가 플리퍼블하기 때문입니다. 또한 USB-C의 최소 기능 세트에는 USB 3.0/3.1이 포함되지 않으며 대체 모드를 통해 사용될 수 있음을 유의하세요.

CC1 및 CC2 핀:

CC1과 CC2 핀은 채널 구성(Channel Configuration) 핀입니다. 케이블 부착/제거 감지, 리셉터클/플러그 방향 감지, 전류 광고 등을 허용합니다. 전력 공급과 대체 모드 중 통신에도 사용될 수 있습니다.

VCONN 핀:

USB-C는 고속 데이터 전송과 전력 흐름에 사용됩니다. 이 기능은 케이블 내 특수 칩의 사용을 필요로 합니다. 일부 액티브 케이블은 신호를 강화하고 손실을 극복하기 위해 리드라이버 칩도 사용합니다. 이는 케이블 내 VCONN 핀에 5V, 1W 전원 공급을 통해 수행될 수 있습니다. 액티브 케이블은 Ra 저항을 사용하여 CC2 핀을 풀다운합니다. 케이블 방향이 결정되면 채널 구성 핀이 5V, 1W 전원 공급에 연결되어 케이블에 전원을 공급합니다. 따라서 CC2 핀이 전원 공급 VCONN에 연결됩니다.

SBU1 및 SBU2 핀:

이 두 핀은 대체 모드에서 저속 신호 경로로 사용됩니다.

USB-C 파워 딜리버리:

USB-C는 인터페이스를 통해 적절한 전력 흐름을 선택하는 데 도움을 줍니다. 이러한 전력 협상은 USB 파워 딜리버리 프로토콜을 통해 이루어집니다. 보통 싱크(sink)가 소스(source)에 요청을 보내고 필요에 따라 VBUS 전압을 조정합니다. 소스는 VBUS 전압을 안정화한 다음 싱크에 '전원 공급 준비' 메시지를 보냅니다. 싱크가 요청하고 소스가 제공한 후 다시 '전원 공급 준비' 메시지를 보냅니다. 대체 모드에서의 다른 전력 협상도 표준의 CC 라인에서 파워 딜리버리 프로토콜을 사용하여 이루어집니다.

USB-C 대체 모드:

대체 모드는 서드파티 프로토콜(DisplayPort, HDMI 등)의 구현을 허용합니다. 대체 모드는 USB 2.0과 USB 파워 딜리버리 연결을 지원합니다.

결론:

USB Type-C는 현대 디바이스에서 진정한 범용 표준이 되고 있으며 가치 있는 업그레이드입니다. 데이터와 전력을 더 빠르고 효율적으로 전송하는 능력으로 머지않아 구형 USB 버전을 대체할 것입니다.