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USB 타입 C의 3가지 요소: 커넥터, 컨트롤러, 케이블

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글/Mouser Electronics

최신 USB 커넥터 표준인 USB 타입 C(Type-C™)는 케이블링에 대한 사항이다. 소형의 위아래 구분이 없는 타입 C 커넥터가 랩톱과 스마트폰에서부터 플래시 드라이브와 비디오 시스템에 이르기까지 다양한 장치에 탑재되고 있다. 타입 C 케이블은 호스트와 디바이스에 데이터와 전력을 모두 제공할 수 있을 뿐 아니라 모든 기기에서 활용 가능한 전원 케이블 솔루션을 제공하므로, 이를 채택하는 광범위한 기기의 목록은 계속 늘어나고 있다. 또 이 커넥터는 표준 USB 커넥터보다 크기도 작고 견고해 더욱 슬림한 설계에 사용할 수 있으며 다양한 애플리케이션용으로 구성할 수 있다. USB 타입 C는 복잡하게 얽혀 있는 전원 어댑터와 AC 콘센트 주위의 많은 전용 케이블을 대체할 전망이며, 데이터를 보다 빠르게 전송할 수 있다. 이제 독자적인 비디오 케이블은 낡은 방식이 되었다.
타입 C는 USB 규격의 다양한 부분을 한데 합쳐 모든 애플리케이션을 위한 하나의 완벽한 케이블링, 전원, 신호 관리 시스템을 구성한다는 비전을 실현한다. USB 2.0 타입 C 케이블은 USB 2.0 로우스피드(Low-speed), 풀스피드(Full-Speed), 하이스피드(High-speed) 형식을 지원한다. USB 타입 C의 전 기능을 지원하는(full-featured) 케이블은 USB 3.1 1세대(Gen1)와 2세대(Gen2)의 SuperSpeed+ 및 SuperSpeed 10G 데이터 속도를 지원한다. 타입 C 인터커넥트는 USB PD(Power Delivery)를 사용하여 100W 전력을 보낼 수 있어 빠르게 배터리를 충전할 수 있고 랩톱, 모니터, TV와 같은 대형 기기에도 전력을 공급할 수 있다. 타입 C full-featured 케이블은 신호 조절, 전력 관리, 구성 가능한 연결을 통합한 액티브, 전자 표시(electronically marked) 케이블i이다. 케이블 내부 선은 PD VDM(vendor defined message)을 통해 대체 모드 및 액세서리 모드에서 비디오와 오디오 신호를 처리하도록 재구성할 수 있다. 타입 C는 더 작은 크기, 넓은 전력 레벨, 빠른 데이터 속도, 다양한 데이터 프로토콜을 처리할 수 있는 강력한 기능을 갖춰 미래의 USB 커넥터로 자리매김하고 있다.

커넥터

타입 C 커넥터는 플러그를 어느 방향으로 꽂아도 되므로 보다 쉽게 사용할 수 있다. 타입 C 케이블의 양쪽은 동일한 커넥터를 가지고 있으며, 리셉터클에 꽂을 때 어느 쪽을 위로 해도 작동한다. 호스트를 DFP(downward facing port)로, 디바이스를 UFP(upward facing port)로 식별하는 작업은 인터커텍트 신호를 이용해 전자적으로 수행된다.
타입 C 커넥터는 더욱 소형화되는 기기의 설계를 위해 고안되었으며, 크기는 이전 USB 커넥터보다 더 작아서 약 8.4mm x 2.6mm이다. 새로운 커넥터는 4선을 갖는 이전 세대 버전으로부터 오랜 시간을 거쳐 모습을 드러냈다. 암페놀(Amphenol)의 새로운 타입 C 커넥터 그림에서 보듯이 커넥터에는 24개 연결이 있으며, 핀 세트는 2열로 한 쪽에 각각 12개씩(A1-A12; B12-B1) 배열된다. 이와 같이 물리적 대칭으로 되어 있어 커넥터를 “뒤집을 수” 있다. 표 1과 2에서는 각각 리셉터클 및 플러그 핀 할당을 볼 수 있다. 타입 C 리셉터클은 5A 정격을 갖는다. 타입 C 신호 처리는 역 호환되며, USB 2.0 신호를 위한 4개의 선이 포함된다(+5Vbus, 접지 및 차동 데이터 신호 DP+ 및 DP-). 또한 SuperSpeed+ 및 SuperSpeed 10G 신호에 필요한 차동 송/수신 쌍이 포함되며, 타입 C 구성과 대체 및 액세서리 모드를 처리하기 위한 추가적인 선이 있다.
USB-C는 많은 기기에 사용할 수 있도록 견고한 규격이 지정된다. TE 커넥티비티(TE Connectivity)의 USB 타입 C 커넥터는 유사한 레거시 제품보다 성능을 향상시켜, 리셉터클 셸의 뒷면에 EMI 설계를 제공하고, 열악한 환경에서 향상된 성능을 제공할 수 있도록 보드 유지 기능을 추가하고 있다...(중략)