USB Type-C 호환되는 케이블 사용해야
비호환케이블도 시스템 손상시키지 않게 설계하는 법

새로운 타입의 USB가 나왔다. 태블릿, 노트북, 스마트폰에 USB Type-C 포트가 늘어나면서 USB 3.1 규격과 호환되지 않는 많은 UCB Type-C 케이블 사용으로 인해 얼리어답터들이 문제를 겪고 있다.

이전의 USB 구현(그림 1)에서는 대부분의 시스템이 비호환 케이블이 인가하는 10W 미만을 견딜 수 있었다. 그러나 이제 USB Type-C를 사용함으로써 최대 100W를 충전할 수 있게 되어 적합한 시스템 보호 기능 구현이 복잡하게 되었다.

우리가 사용하는 대부분의 디바이스는 일정한 형태의 USB 커넥티비티를 포함한다. 그 형태는 타입A일수도 있고, 마이크로/미니 포트일 수도 있다. 디바이스들에 다양한 커넥터가 사용되고 있어 케이블을 혼동해 사용하는 경우가 생긴다. 이전 세대에서는 10W 미만의 낮은 전력을 제공했기 때문에 케이블을 혼동해 사용하더라도 문제가 되지 않았다.

USB Type-C 표준으로 인해 달라진 점 두 가지가 있다. 하나는 100W의 충전이 가능해졌다는 점과 그림 2에서 보는 것과 같이 커넥터 형태가 새로워졌다는 것이다. 형태가 달라짐으로써 USB 케이블의 업그레이드가 필요해졌다. 다수의 업체들이 USB Type-C 케이블을 만들어 판매하고 있지만 호환 케이블이든 비호환 케이블이든 그 수가 매우 많아 비호환 케이블을 구입할 위험성이 존재한다. 많은 케이블 중 일부는 규격에서 너무 벗어나 있어서 연결하는 시스템을 손상시킬 수도 있다.


그렇기 때문에 어떠한 USB Type-C 케이블을 사용하던지 디바이스를 손상시키지 않도록 시스템 설계 시 견고한 전력 경로 보호 기능이 구현되어야 한다. 전력 경로 보호 기능을 구현으로 소비자가 사용시 흔히 발생하는 여러 가지 문제들을 방지할 수 있다. 결함이 있는 케이블을 작동 중인 시스템으로 연결하거나, 가까이 붙어 있는 핀들이 커넥터 안의 물기나 불필요한 부스러기 같은 것들 때문에 쇼트를 일으키거나 하는 것을 예로 들 수 있다.

이러한 보호 기능 구현 방법 중 하나는 TI의 USB Type-C 전원 경로 보호 및 오디오 액세서리 지원 레퍼런스 디자인에서 자세히 확인할 수 있다.


USB 타입-C 포트는 다차원적인 보호가 요구되며, 특히 전력 경로와 신호 경로 보호가 중요하다. 이 레퍼런스 디자인에서 TPD6E05U06은 CC1, CC2, D+, D-, SBU1, SBU2 핀으로 신호 경로 보호를 담당한다. 이 디바이스는 단일 칩에 6개의 극저 로딩 커패시턴스 트랜션트 전압 억제 (TVS, Transient Voltage Suppression) 다이오드를 통합함으로써 IEC(International Electrotechnical Commission) 61000-4-2 레벨 4 ESD(Electrostatic Discharge) 보호를 제공한다. TPS25923 eFuse 디바이스와 CSD17571Q2 전력 MOSFET은 둘이 결합해서 전력 경로에 대해서 최대 30V 과전압 보호, 전류 제한, 역 전류 차단 기능을 제공한다. 마지막으로 또 다른 중요한 TUSB320LAI, TS5USBA224, TS3A226AE는 USB 케이블 방향(USB 타입-C는 리버서블 커넥터), 동작 역할(DFP, UFP, DRP), 케이블 연결/분리를 관리한다.

또한 이들 디바이스로 아날로그 오디오 액세서리를 지원할 수 있는데, 단일 USB 타입-C 포트를 통해서 전력과 오디오 모두 제공이 가능하다. 또한, 개발자는 오디오 액세서리를 지원하는 USB 타입-C 전력 경로 보호 레퍼런스 디자인을 통해 차세대 USB 타입-C 설계에 적절한 보호 기능을 구현할 수 있다.