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컴퓨터 / 하드웨어 : 컴퓨터와 하드웨어, 주변기기에 관련된 이야기, 소식, 테스트, 정보를 올리는 게시판입니다.

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픔스 https://gigglehd.com/gg/810437
2018년도 비봉클럽의 해
조회 수 15579 댓글 17
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최근 Type-C 관련 글을 작성하면서, 생각보다 USB PD에 대해 모르시는 분이 많다는 것을 깨달았습니다. 저도 이곳저곳에서 주워 들은 정보로 관련 내용을 설명해왔는데, 정보를 정리할 겸 소개할 겸 겸사겸사 짤막한 글을 작성해보기로 했습니다. 하드웨어 포럼에 글을 올리는 이유는 저번에 어떤 분께서 커뮤니티 게시판에 이런 내용을 작성하는 건 조금 어울리지 않는다고 하셔서 하드웨어 포럼에 올려봅니다.

 

먼저 PD에 대해 알아보기 전에, PD를 사용하려면 뭐가 필요할지부터 생각해 봅시다. 우선, 충전기랑 기기, 케이블이 필요하겠지요. PD를 이용하기 위해서는 기기 내부에 PD를 지원하는 USB 컨트롤러 칩셋이 필요합니다. PD는 Type-C와는 별개로 진행되는 규격이지만, 기존 타입 A와 B는 말 그대로 레거시 규격이므로 PD를 지원하도록 단자를 개조하기가 곤란합니다. USB3.0의 A와 B도 종전 대비 개조가 되었지만 PD에는 대응하지 못합니다. 그래서 실질적으로 PD는 Type-C만을 지원합니다. 추후 필요에 따라 타입 D나 그 이상의 복수 표준이 등장한다면 PD를 지원하는 것을 염두에 두고 설계할 것이 뻔하기에 역시 PD를 지원할 겁니다.

그래서 기기에서는 Type-C(통칭 USB-C)와 PD 지원 컨트롤러를 만족하면 됩니다. 전원 장치(충전기)에서도 마찬가지로 Type-C와 PD지원 컨트롤러를 지원하면 PD를 사용할 수 있습니다. 케이블을 사실 별 볼일 없는 것이, Type-C는 규격 설계부터 PD를 염두에 두고 설계되었기 때문에 USB-IF의 Type-C 표준을 완전히 충족하는 제품은 USB PD를 무리 없이 지원합니다. 결론적으로 USB-IF의 인증을 받은 Type-C간 케이블로 PD 지원 컨트롤러를 쓴 Type-C 충전기와 Type-C 디바이스를 연결하면 PD를 이용할 수 있습니다.

 

처음 USB PD가 지정되었을 때는 프로필이라는 개념을 도입해서, 특정 프로필은 고정된 전압과 전류를 지원하는 것으로 전원을 공급했습니다. 총 다섯 단계의 프로필이 존재했으며, 프로필 4까지 3A를 지원하며 프로필 5는 5A를 지원하므로 전용 케이블이 필요합니다. 그러나, 이 방식은 고정된 프로필로 인해 칩셋이 특정 프로필을 지원하지 않는다면 필요 이상의 전기를 공급받을 수도 있고, 더 많은 전기가 필요하지만 프로필을 지원하지 않아서 공급받지 못하는 경우가 생겼습니다. 그래서 새로이 지정된 USB PD2.0부터, 프로필이라는 개념을 완전히 삭제하고, 기기가 요구하는 전기 양에 의거해 능동적으로 칩셋 단에서 지정된 전압과 전류를 공급할 수 있도록 했습니다.

USB PD 2.0 전원 공급 표준
전원 출력(W) 전류(A)
+5 V +9 V +15 V +20 V
0.5–15 0.1–3.0 없음 없음 없음
15–27 3.0
(15 W)
1.7–3.0
27–45 3.0
(27 W)
1.8–3.0
45–60 3.0
(45 W)
2.25–3.0
60–100 3.0–5.0

표를 보면 확실히 알 수 있는데, 0.5W-15W까지는 5V 0.1-3.0A, 15W는 5V 3A, 15W-27W까지는 9V 1.7A-3.0A, 27W는 9V 3A, 27W-45W까지는 15V 1.8A-3.0A, 45W는 15V 3A, 45W-60W까지는 20V 2.25A-3.0A, 60W-100W까지는 20V 3.0A-5.0A를 공급받습니다. 60W를 초과하려면 5A를 지원해야 하므로, 역시 전용 케이블이 필요합니다.

PD를 제대로 지원하기만 하면, 기계 보드가 타버릴 까봐 걱정할 필요가 전혀 없다는 것을 알 수 있습니다. 더불어 최대 100W(20V 5A)까지 Type-C가 USB PD를 이용해 공급받을 수 있다는 것도 알 수 있습니다. 고출력이 필요하지 않은 환경에서는 3A만 지원하면 되니 사실 원가 문제나 전원단 설계에 있어서 많은 비용과 노력이 필요하지는 않습니다. 문제는 역시 PD 미지원 환경에서의 변수겠네요.

 

사실 Type-C는 PD 미지원 기기라도 기본 입출력 전원이 15W(5V 3A)입니다. 양 쪽이 Type-C일 경우 3A까지 끌어올 수 있으며, 한 쪽이 타입 A나 B일 경우 최대 1.5A까지 끌어올 수 있습니다. 앞서 말한, 케이블이 굳이 PD에 대응할 필요가 없는 이유이기도 합니다. PD는 Type-C 기기가 5V 이상의 전압을 인가해 더 많은 전기를 끌어올 수 있도록 도와줍니다. 5A가 필요한 100W 전원 공급은 전용 케이블이 필요한 예외적인 상황에 해당합니다.

 

 

참고 자료

http://www.belkin.com/resources/img/resource-center/MR60231_Power_Delivery_White_Paper_v1.pdf

http://www.ti.com/lit/wp/slyy109/slyy109.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/USB


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    title: 야행성archwave 2017.03.04 22:31
    위 글을 간단히 정리해보자면..

    USB type-C 케이블은 3A 까지 지원임.

    5V 만 지원하는 경우라도 15 W 가능. ( 휴대폰 급속 충전이나 외장 3.5 인치 HDD 구동등등 왠만한 것은 커버 )
    9V 인 경우는 27W, 15V 는 45W, 20V 는 60W 까지.

    전원 공급 용량때문에 특별(?)한 케이블이 필요한 경우는 오직 하나 5A 를 요구할 경우이고,
    이건 단 하나 20V 에서만임. 즉 60W ~ 100W 전력인 경우만 5A 가능한 케이블이 요구되는 것이고,
    그 이외의 모든 (!) 경우에서 그냥 USB type-C 케이블이면 끝.
  • profile
    원이 2017.03.04 23:03
    대단히 유용하고 정성들인 글 감사합니다.
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    title: 가난한아이들링 2017.03.04 23:09
    핸드폰 퀵차지같은 형태겠죠, 라인 연결돼면 데이터라인으로 파워프로파일(?) 주고 받은다음
    전압을 올려주는 개념일텐데,무전원 허브같은거 연결하면 그건 어떻게 처리될지 좀 흥미롭긴하겠네요
  • profile
    픔스      2018년도 비봉클럽의 해 2017.03.04 23:15
    영어가 되신다면 참고 자료의 TI에서 제공하는 백서를 참조해보시기 바랍니다: http://www.ti.com/lit/wp/slyy109/slyy109.pdf
    상세하게 관련 내용이 설명되어 있습니다. TI에서 제공하는 USB 관련 백서는 많은데, 저는 그 중에서 일부 백서의 내용만 대강 확인했고 이 글은 저 문서의 내용을 일부 참고했습니다.
  • profile
    원이 2017.03.04 23:24
    본문에 파워프로파일은 삭제되고 능동적으로 전압을 올려준다고 되어 있네요..
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    title: 가난한아이들링 2017.03.04 23:35
    그럼 앞으로 나올 USB3.1 Gen 2 기기는 가변형 전압에도 적응하게 제조가 될까요?
    퀄컴등의 퀵차지는 일단은 데이터라인으로 퀵차지 신호를 주고 받고,
    충전기가 신호를 받아서 전압을 올리는형태인데
    전에 USB PD규격에 기존 변종 퀵차지도 통합된다는 말이 있어서요
  • profile
    픔스      2018년도 비봉클럽의 해 2017.03.04 23:38
    퀄컴 QC4.0은 기존 QC와 호환되지 않는 별개의 규격입니다. 구글이 퀄컴에게 USB-IF 비표준 규격인 QC를 없애라고 압력을 넣었거든요. 그래서 QC4.0은 이름만 퀵차지고 실상 내용물은 USB PD와 같습니다. QC4.0은 내부적으로 PD2.0이거든요. USB PD에 고속 충전 표준이 통합된다는 뉴스는 아마 이를 염두에 둔 소식 같습니다.
  • ?
    title: 가난한아이들링 2017.03.05 11:37
    잘배웠습니다 말씀 감사합니다
  • profile
    필립      최신형보다 약간 구형이 취향. 種豆得豆 - 事必歸正 2017.03.05 00:01
    제가 확실히 몰랐던 부분인데 덕분에 잘 알고 갑니다. 생각보다 PD문제는 type-c에서 큰 문제는 아니었네요. 하지만 여전히 100W이상의 전력이 필요한 경우가 걸립니다.
  • profile
    원이 2017.03.05 00:05
    농담입니다만...해결책이 없는 것도 아니죠..예전에 USB2.0 외장하드에서 Y케이블 신공...ㅋ 케이블 용량상 Y케이블 방식으로는 안될 수도 있겠습니다만 2개의 포트를 쓰는 방법은 있을 수 있겠네요..
  • profile
    원이 2017.03.05 01:09
    그리고 그 정도의 전력이 필요한 디바이스라면 자체적인 파워 공급대책이 있을 것 같습니다. 그리고 USB 규격은 근본이 DATA 전송에 있지 PD는 부가적인 기능이라고 생각합니다.
  • profile
    필립      최신형보다 약간 구형이 취향. 種豆得豆 - 事必歸正 2017.03.05 01:13
    저도 그렇게 생각하는데 맥북프로 같은 물건이 나와버리니까 참...
  • profile
    방송 2017.03.06 00:47
    케이블보다 헐씬 심각한것은 충전 아답터같습니다. 케이블이 구려서 저항이 많이 생긴다면 아답터에서 그것을 알아 내서 적당한 전력을 보내면 될것 같습니다.
    충전이 빨리되는 케이블 혹은 느린 케이블을 찾아 내겠다는 생각이 드네요.

    다만 비정상 아답터면 -_- 케이블이 타든지, 충전하는 기기가 타든지, 자신이 타든지,
    -_-
  • ?
    히로리아 2017.03.05 01:07
    넥파엑 3A까지 지원하는것도 관계가 있을까요?
    그런데 원플3는 4A 지원하더군요
  • ?
    analogic 2017.03.05 01:52
    제일 정확하게 나와있는 문서들은 이쪽을 참고하시면 됩니다.

    http://www.usb.org/developers/powerdelivery/

    다운로드 항목에 보시면 USB 3.0에서의 PD와 2.0에서의 PD가 다르게 되어있는 것을 보실 수 있을 겁니다.
    각각의 규격에서 PD 항목을 참고해서 보세요.
  • profile
    픔스      2018년도 비봉클럽의 해 2017.03.05 08:02
    저거 너무 어려워요…

    원래 USB PD는 버전 2.0/3.1 상관 없이 모두 적용되는 건데 USB PD3.0부터 세칙화해서 적용하는 모양이네요. 하지만 근본적으로 PD3.0은 PD2.0과는 몇몇 추가된 세칙만 제외하면 큰 차이가 없어서… 게다가 PD3.0은 제정한 지 얼마 되지도 않아서 추가될 내용 또한 많을 거라고 판단해 이 글에서는 일부러 뺐습니다.
  • profile
    Koasing      PROBLEM? 2017.03.06 16:07
    http://www.usb.org/developers/presentations/USB_DevDays_Hong_Kong_2016_-_USB_Type-C.pdf
    위 자료도 참고해 보시면 좋겠습니다. CC핀을 이용해서 어떻게 direction을 검출하는지, PD협상 과정이나, USB-A/B 호환을 위해서 풀업/풀다운 저항을 이용하는 방법, USB-C에서 업스트림/다운스트림 협상하는 방법이 그림과 블록 다이어그램으로 잘 설명되어 있습니다.

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