여러개의 급속 충전 기술 호환성을 위해 USB PD 기술을 발표함.
USB PD 3.0 기준으로 100W를 지원, 3.1 기준으로 240W 지원
USB PD 용어
충전을 필요로 하는 장치에 전압 전류를 공급하는 장치는 Source
충전을 필요로 하는 장치는 Sink로 구분
PDO (Power Data Object)
충전기(Source)와 단말기(SINK 장치) 간의 충전 Negotiation 과정에서 서로 교환하는 Watt 테이블
PPS (Programmable Power Supply)
충전기와 단말기 사이에 Negotiation 과정 후 충전 전력이 결정되면 적절한 전압과 전류를 결정한다.
위 표는 결정된 전력에 따라 사용되는 전압 전류를 보여준다. 충전기는 단말기의 충전 상태에 따라 충전 동작 시 계속 위의 전압 전류를 조정한다. (단말기는 위의 상황이 되도록 계속 PDO를 교환한다)
USB Type C 핀 맵
USB PD 동작을 위해서는 Type C 핀이 필요하다.
그 중에서 CC (Configuration Channel) 핀은
케이블 검출
방향
전류용량
USB Type C 감지
Type C 핀 중에서 CC 핀은 두 개가 있는데 CC2 에 해당하는 핀은 VCONN 역할을 한다.
충전 방향에 따른 Pull-Up Pull-Down 저항
CC 핀에 연결된 저항에 의해 연결과 방향을 구분 하는데 전원 공급을 담당하는 경우 Rp Pull-UP 이 연결되고 반대쪽은 Rd Pull-DOWN 이 연결된다.
DFP (Downstream Facing Port) 전력을 공급 하는 쪽, HOST USB Type-C Receptacle (Socket) B5 핀은 CC2이름을 갖는다.
UFP (Upstream Facing Port) 전력을 공급 받는 쪽, DEVICE USB Type-C Plug B5 핀은 VCONN 이름을 갖는다.
1. USB PD 동작을 위해 CC2 핀에 Ra 저항이 필요
2. Ra 저항만 감지되면 케이블이 연결, Rd 저항이 감지되면 Sink 장치도 연결
CC2 핀에 Ra 저항이 없으면 USB PD 동작을 할 수 없다.
CC 핀의 역할
CC1 핀은 USB PD Protocol 동작에 필요
CC2 핀은 USB PD 전력용량 확인에 이용
DFP CC가 풀다운 저항 Ra를 감지하면 CC 핀이 Pullup Rp에서 VCONN으로 전환
Ra의 저항은 800 ~ 1200 ohm
VCONN은 4.75~5.5v를 공급하고 1Watt의 출력 전력을 공급 또한 케이블 내부의 E-Marker 칩에 전원을 공급
E-Marker
60W 이하의 경우 케이블 내부의 E-Marker 칩은 없어도 된다.
60W 이상인 경우 5A 전류를 공급하는 케이블이 필요하다.
케이블 내부의 E-Marker 칩은 케이블의 전류 허용량, 성능, 벤더 식별등을 결정
VCONN 핀을 통해 E-Marker 칩에 전원을 공급한 후 이루어진다.
PD Protocol
공급하는 전압과 전류를 결정하기 위해 CC 라인을 통한 통신으로 결정한다.
Half-duplex 300 Kbits/s
BMC 변조
Preamble
not encoded 4b5b
SOP
(Starot of Packet) 누가 패킷을 받을 것인지
encoded 4b5b
Header
Data Object : Control Message or Data Message
CRC
encoded 4b5b
EOP
encoded 4b5b
SOP 패킷
SOP’ 패킷
E-Marker 케이블인지 검사
SOP” 패킷
케이블에 E-Marker가 2개인지 검사, 케이블 길이가 2m 넘을 경우 사용
SOP 패킷
Source 장치와 Sink 장치 사이에 사용
PD Negotiation
- Sink에서 Source 측의 공급 능력을 확인한다.
- Source는 가능한 공급 능력의 종류(PDO)를 전달한다.
PDO1 : 5V / 3A
PDO2 : 9V / 3A
PDO3 : 20V / 3A
가능한 PDO 개수는 6개
- Sink측에서는 필요한 전력을 요청한다.
9V / 3A 가 필요한 상황이라면 PD02 를 요청
- Sink 측에 Ack를 전송한다.
- 필요한 전력 공급을 시작. 3~5의 과정을 반복
