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Dec 04, 2023

USB에 관한 모든 것

USB-C 시리즈를 따라오셨다면 USB-C에 있는 CC 와이어를 아실 겁니다.

USB-C 시리즈를 따라오셨다면 USB-C 케이블의 CC 와이어가 통신 및 극성 감지에 사용된다는 것을 아실 것입니다. 그러나 널리 알려지지 않은 점은 USB-C에서 통신에 사용되는 두 가지 프로토콜(아날로그 프로토콜과 디지털 프로토콜)이 있다는 것입니다. 오늘은 USB-C에 사용되는 아날로그 신호를 살펴보겠습니다. 부분적으로 전설적인 5.1kΩ 저항기와 작동 방식에 대해 자세히 알아보세요. 이마커와 신비한 존재인 VCONN에 대해서도 알아볼게요!

USB-C 전원 공급 장치는 VBUS에서 5V를 제공하기 전에 CC 라인에서 특정 값 풀다운을 감지할 것으로 예상하며, 더 높은 전압은 디지털 방식으로 협상해야 합니다. 노트북의 포트든 충전기든 PSU는 CC 라인에 풀업(Rp라고 함)을 유지하므로 풀다운(Rd라고 함)을 감지할 수 있습니다. 그런 다음 CC에 전압 분배기가 형성되었는지 여부를 확인합니다. 결과적인 전압은 허용 가능한 범위 내에 있습니다.

케이블의 CC 와이어를 통해 풀다운에 액세스할 수 없는 장치를 연결하면 장치는 USB-C 포트에서 전원을 공급받지 못하고 USB-A-USB-C 케이블로만 작동합니다. USB-C의 디지털 부분과 통신할 수 있는 더 스마트한 장치에도 풀다운 기능이 있을 것으로 예상되지만, 이러한 풀다운 기능은 사용되는 USB-C 통신 IC 내부에 있습니다. 전원을 공급받으려는 USB-C 포트에는 풀다운이 필요합니다.

이 부분은 지금쯤에는 잘 알려져 있지만, 값싼 장치에서는 저항 부족 오류를 많이 보아왔고, 구어체 조언은 "5.1 kΩ 저항을 추가하세요"입니다. 너무 간단하다고 생각하면 두려울 수도 있지만 놀랄 수도 있습니다.

USB-C 포트에는 공급측과 소비자측의 두 가지 전원 역할이 있습니다. USB-C의 아날로그 측면을 통해 설계자는 특정 IC나 고가의 IC를 사용하지 않고도 5V에서 USB-C를 사용할 때 전력 요구 사항을 협상할 수 있는 간단한 방법을 추가할 수 있습니다. 즉, 소스에는 풀업을 사용하고 싱크에는 풀다운을 사용합니다. 풀업과 풀다운의 조합은 전압 분배기를 형성하며 전압 자체는 충전기의 전류 용량을 나타냅니다.

이제 아날로그 신호 모드에서 소스는 사용 가능한 전력 예산에 따라 풀업을 조정할 수 있으며 이는 매우 유용합니다. 여러 개의 USB-C 포트가 있는 노트북이나 충전기를 상상해 보세요. 각 포트가 로드되면 다른 포트에 제공할 전류가 적어집니다. 이는 대부분 장치가 내부적으로 구축되는 방식에 따라 정의됩니다. 4개의 USB-C 포트가 장착된 Framework 노트북을 예로 들어 보겠습니다. 각 포트는 5V/3A에서 15W를 제공할 수 있지만, 4개의 싱크 전용 USB-C 장치에 동시에 전원을 공급하려는 경우 세 번째와 네 번째 포트에서만 1.5A만 제공할 수 있습니다. 공학적 관점.

이는 1.5A 및 최대 3A 장치와 같이 소비량이 높은 장치가 CC 라인의 전압을 모니터링하여 전력 수요를 조정하여 전력 예산을 초과할 수 있는지 여부를 결정하거나 새로 발생하는 경우 종료될 것으로 예상된다는 것을 의미합니다. 설정된 전류 한도를 초과했습니다.

이는 사용자로서 귀하에게 무엇을 의미합니까? 장치의 전력이 충분히 낮으면 아무것도 아닙니다. 귀하의 장치는 CC 라인의 전압을 모니터링하고 이에 따라 성능을 조정해야 합니다. 매장에서 구입한 일부 장치에서는 그렇게 하지 않지만 그런 경우는 드뭅니다. 해커로서? USB-C 포트에서 전원을 공급받는 장치를 제작하고 5V에서 최대 3A를 얻으려는 경우 모든 USB-C 포트가 이를 제공하는 것은 아니라는 점을 기억하세요. 그러나 CC 라인의 전압을 측정하여 3A 가용성을 확인할 수 있습니다. 아니면 그렇지 마세요. 저는 여러분의 엄마가 아니며 많은 해커 장치가 탐지 없이 번창하고 있습니다.

CC 라인에서 어떤 전압을 기대할 수 있습니까? 음, 이는 마이크로컨트롤러에 있는 기본 ADC나 비교기로 읽을 수 있는 종류의 전압입니다.

보시다시피, 모두 3.3V 미만이므로 풀스윙 마이크로 컨트롤러 ADC를 사용하는 경우 전압 분배기가 필요하지 않습니다. 아, USB-C 소켓이 있다면 물론 두 CC 핀을 별도로 모니터링해야 한다는 점을 기억하세요.

CC 전압을 모니터링해야 합니까? 실제로는 아니지만 무언가를 해킹하는 경우 0.5A – 1A를 초과하려는 경우 도움이 될 수 있습니다. 소스 포트가 제공할 수 있는 현재 요구 사항을 초과하는 경우 간단히 말해서 장치에 전원 공급을 중단하면 꽤 안전한 결과가 됩니다. 반면, USB-C 철학은 여러 계층의 보호 장치를 갖추는 것입니다. 간단한 5.1kΩ 저항 접근 방식으로 15W 장치를 구축하는 경우 전력을 감지할 수 있는 장치로 만드는 것이 좋습니다. 공급이 부족함. 또한, 매우 쉽습니다!