C형 커넥터 소개
USB 타입-CUSB Type-C는 뛰어난 커넥터 기술 덕분에 시장에서 지배적인 위치를 차지하며 정상에 오를 준비를 하고 있습니다. 다양한 분야에서의 활용은 멈출 기미가 보이지 않습니다. 애플의 맥북은 USB Type-C 인터페이스의 편리함을 널리 알리고 미래 기기의 발전 방향을 제시했습니다. 앞으로 더욱 많은 USB Type-C 기기가 출시될 것이며, USB Type-C 인터페이스는 향후 몇 년 안에 점차 보편화되어 시장을 주도할 것으로 예상됩니다. 특히 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 기기에서는 고속 충전, 빠른 데이터 전송 속도, 디스플레이 출력 지원 등 다양한 기능을 제공하여 모바일 기기에 더욱 적합한 출력 인터페이스입니다. 무엇보다 다양한 기기 간의 연결성을 강화하는 범용 인터페이스에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 특징들은 USB Type-C 인터페이스를 단순히 응용 분야를 넘어 미래의 통합 인터페이스로 자리매김하게 할 것입니다.
USB 협회의 산업 표준에 따라 설계된 USB Type-C 커넥터는 모바일 기기에 적합한 세련되고 얇고 컴팩트한 디자인을 갖춰야 합니다. 동시에 협회의 고강도 요구 사항을 충족하고 다양한 산업 분야에 적합해야 합니다. USB Type-C 커넥터는 양방향 플러그 인터페이스를 제공하여 어느 방향에서든 삽입할 수 있어 간편하고 안정적인 연결이 가능합니다. 또한, 다양한 프로토콜을 지원해야 하며, 어댑터를 통해 단일 C형 USB 포트에서 HDMI, VGA, DisplayPort 등 다른 연결 유형과 하위 호환되어야 합니다. 전자기 간섭(EMI) 및 기타 열악한 환경에서의 성능을 고려한 설계 또한 필수적입니다. 따라서 제조업체는 최종 제품에서 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위해 TID 인증을 받은 커넥터 공급업체를 선택하는 것이 좋습니다.
그만큼USB 타입-C 3.1인터페이스에는 여섯 가지 주요 장점이 있습니다.
1) 완벽한 기능: 데이터, 오디오, 비디오 및 충전을 동시에 지원하여 고속 데이터, 디지털 오디오, 고화질 비디오, 고속 충전 및 여러 기기 공유를 위한 기반을 마련합니다. 하나의 케이블로 기존에 사용하던 여러 개의 케이블을 대체할 수 있습니다.
2) 양방향 삽입: 애플 라이트닝 인터페이스와 유사하게 포트의 앞면과 뒷면이 동일하여 양방향 삽입을 지원합니다.
3) 양방향 전송: 데이터와 전력을 양방향으로 전송할 수 있습니다.
4) 하위 호환성: 어댑터를 통해 USB Type-A, Micro-B 및 기타 인터페이스와 호환될 수 있습니다.
5) 소형 크기: 인터페이스 크기는 8.3mm x 2.5mm로, USB-A 인터페이스 크기의 약 3분의 1에 불과합니다.
6) 고속: 호환 가능USB 3.1이 프로토콜은 최대 10Gb/s의 데이터 전송을 지원할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.USB C 10Gbps그리고USB 3.1 2세대표준을 준수하여 초고속 전송을 구현합니다.
USB PD 통신 지침
USB PD(Power Delivery)는 단일 케이블을 통해 최대 100W의 전력과 데이터 통신을 동시에 전송할 수 있도록 하는 프로토콜 사양입니다. USB Type-C는 USB 3.1(Gen1 및 Gen2), DisplayPort, USB PD와 같은 새로운 표준을 지원하는 완전히 새로운 USB 커넥터 사양입니다. USB Type-C 포트의 기본 최대 지원 전압 및 전류는 5V 3A입니다. USB PD가 USB Type-C 포트에 구현된 경우 USB PD 사양에 정의된 240W 전력을 지원할 수 있으므로 USB Type-C 포트가 있다고 해서 반드시 USB PD를 지원하는 것은 아닙니다. USB PD는 단순히 전력 전송 및 관리를 위한 프로토콜처럼 보이지만, 실제로는 포트 역할 변경, 액티브 케이블과의 통신, DisplayPort를 전원 공급 장치로 사용할 수 있도록 하는 등 다양한 고급 기능을 제공합니다. 따라서 PD를 지원하는 장치는 CC 로직 칩(E-Mark 칩)을 사용해야 합니다. 예를 들어,5A 100W USB C 케이블효율적인 전력 공급이 가능합니다.
USB Type-C VBUS 전류 감지 및 사용
USB Type-C는 전류 감지 및 사용 기능을 추가했습니다. 기본 USB 전원 모드(500mA/900mA), 1.5A, 3.0A의 세 가지 새로운 전류 모드가 도입되었습니다. 이 세 가지 전류 모드는 CC 핀을 통해 전송 및 감지됩니다. 전류 출력 기능을 브로드캐스팅해야 하는 DFP의 경우, 이를 구현하기 위해 CC 풀업 저항 Rp 값을 다르게 설정해야 합니다. UFP의 경우, 다른 DFP의 전류 출력 기능을 얻으려면 CC 핀의 전압 값을 감지해야 합니다.
DFP-UFP 및 VBUS 관리 및 감지
DFP는 호스트 또는 허브에 위치한 USB Type-C 포트로, 장치에 연결됩니다. UFP는 장치 또는 허브에 위치한 USB Type-C 포트로, 호스트 또는 허브의 DFP에 연결됩니다. DRP는 DFP 또는 UFP로 작동할 수 있는 USB Type-C 포트입니다. DRP는 대기 모드에서 50ms마다 DFP와 UFP 모드를 전환합니다. DFP로 전환할 때는 CC 핀에 VBUS로 풀업되는 저항 Rp 또는 전류 소스 출력이 있어야 합니다. UFP로 전환할 때는 CC 핀에 GND로 풀다운되는 저항 Rd가 있어야 합니다. 이러한 전환 동작은 CC 로직 칩에서 처리해야 합니다.
VBUS는 DFP가 UFP 삽입을 감지했을 때만 출력될 수 있습니다. UFP가 제거되면 VBUS는 꺼져야 합니다. 이 작업은 CC 로직 칩을 통해 수행되어야 합니다.
참고: 위에서 언급한 DRP는 USB-PD DRP와 다릅니다. USB-PD DRP는 전원 공급원(Powerover)과 전력 소비원(Sink) 역할을 모두 수행하는 전원 포트를 의미합니다. 예를 들어, 노트북의 USB Type-C 포트는 USB-PD DRP를 지원하며, USB 드라이브나 휴대폰을 연결할 때는 전원 공급원 역할을 하고, 모니터나 전원 어댑터를 연결할 때는 전력 소비원 역할을 할 수 있습니다.
DRP 개념, DFP 개념, UFP 개념
데이터 전송은 주로 TX/RX라는 두 세트의 차동 신호로 구성됩니다. CC1과 CC2는 다양한 기능을 수행하는 두 개의 핵심 핀입니다.
연결 감지, 앞면과 뒷면 구분, DFP와 UFP 구분, Vbus의 마스터-슬레이브 구성, USB Type-C의 두 가지 유형 및 USB Power Delivery 등이 있습니다.
Vconn 구성. 케이블에 칩이 있는 경우, 하나의 CC는 신호를 전송하고 다른 CC는 전원 공급 Vconn이 됩니다. 오디오 액세서리, DP, PCIE 연결과 같은 다른 모드 구성 시, 각 포트마다 4개의 전원 및 접지선이 있습니다. DRP(듀얼 역할 포트): 듀얼 역할 포트로, DFP(호스트), UFP(장치)로 사용하거나 DFP와 UFP 간에 동적으로 전환할 수 있습니다. 일반적인 DRP 장치로는 컴퓨터(USB 호스트 또는 충전 대상 장치(예: Apple의 새로운 MacBook Air)로 사용 가능), OTG 기능이 있는 휴대폰(충전 및 데이터 읽기 장치 또는 USB 드라이브에 전원을 공급하거나 데이터를 읽는 호스트로 사용 가능), 보조 배터리(하나의 USB Type-C 포트를 통해 방전 및 충전 가능) 등이 있습니다.
USB Type-C의 일반적인 호스트-클라이언트(DFP-UFP) 구현 방식
CCpin 컨셉
CC(구성 채널): 구성 채널은 USB Type-C에 새롭게 추가된 핵심 채널입니다. 이 채널은 USB 연결 감지, 올바른 삽입 방향 감지, USB 장치와 VBUS 간의 연결 설정 및 관리 등의 기능을 수행합니다.
DFP의 CC 핀에는 상단 풀업 저항 Rp가, UFP에는 하단 풀다운 저항 Rd가 연결되어 있습니다. 연결되지 않은 경우 DFP의 VBUS는 출력이 없습니다. 연결 후, DFP의 CC 핀은 UFP의 풀다운 저항 Rd를 감지하여 연결이 완료되었음을 나타냅니다. 그러면 DFP는 VBUS 전원 스위치를 켜고 UFP에 전원을 공급합니다. 어떤 CC 핀(CC1, CC2)이 풀다운 저항을 감지하는지에 따라 인터페이스의 삽입 방향이 결정되고, RX/TX 모드가 전환됩니다. Rd의 값은 5.1kΩ이고, Rp는 불확실한 값입니다. 위 그림에서 볼 수 있듯이 USB Type-C에는 여러 가지 전원 공급 모드가 있습니다. 이러한 모드들을 어떻게 구분할까요? Rp 값을 기준으로 합니다. Rp 값이 다르면 CC 핀에서 감지되는 전압이 달라지고, 이를 통해 DFP가 어떤 전원 공급 모드를 실행할지 제어할 수 있습니다. 위 그림에 그려진 두 개의 CC 핀은 칩이 없는 케이블에서는 실제로 하나의 CC 라인일 뿐이라는 점에 유의해야 합니다.
게시 시간: 2025년 11월 3일
