노트북, 태블릿, 심지어 전동 공구까지 모두 동일한 충전기를 사용하여 놀라운 충전 속도로 충전하는 세상을 상상해 보세요. 이것은 더 이상 공상 과학이 아니라 USB Type-C 및 USB Power Delivery(PD) 기술로 가능해진 현실입니다. 가역적인 플러그 방향과 강력한 데이터 전송 기능을 갖춘 USB Type-C는 업계 표준이 되었습니다. USB PD는 더 많은 장치에서 빠른 충전을 위해 더 높은 전력 공급을 가능하게 하여 USB-C의 기능을 더욱 확장합니다.
USB PD 3.0 사양은 이미 표준 전력 범위(SPR)로 알려진 최대 100W(20V, 5A)의 양방향 전력을 허용했습니다. 최신 USB PD 3.1 사양은 이 기능을 극적으로 확장하여 확장 전력 범위(EPR)로 지정된 USB-C 케이블을 통해 전력 공급 제한을 240W(48V, 5A)로 늘립니다.
| 전력 범위 | 사용 가능한 전류/전압 | 전력 공급 프로필 범위 | 참고 |
|---|---|---|---|
| SPR |
3A: 5V, 9V, 15V, 20V
5A: 20V |
15W-60W
>60W-100W |
5A 케이블 필요 |
| EPR | 5A: 28V, 36V, 48V | >100W-240W |
EPR 모드 필요
EPR 케이블 필요 |
EPR 모드는 최대 240W(48V, 5A)의 전력 공급을 가능하게 합니다. 표준 USB PD 프로토콜 협상과 마찬가지로 EPR 모드는 새로운 전력 기능 메시지에 대한 평가 및 응답을 위해 수신 장치가 필요합니다. 최대 전압으로 48V를 선택하는 것은 주로 설계 안전 마진을 고려한 것입니다.
EPR 모드의 고정 전압 수준 외에도 전원은 조정 가능한 전압 공급 장치(AVS) 사양을 준수해야 합니다. EPR 모드에서 AVS를 사용하면 수신 장치가 15V에서 48V 사이의 전압을 100mV 단위로 미세 조정하여 성능과 열 효율을 향상시킬 수 있습니다. AVS는 또한 장치가 모든 충전기에서 전압을 수신할 수 있도록 하여 맞춤형 어댑터의 필요성을 없애고 전자 생태계 전반에 걸쳐 일관된 사용자 경험을 제공합니다.
PPS(Programmable Power Supply)와 AVS 모두 프로그래밍 가능한 전압 단계를 특징으로 하지만 서로 다른 목적을 수행합니다. AVS는 일정한 전압 소스로 작동하여 효율성을 향상시키기 위해 시스템에 안정적인 DC 전압을 제공합니다. PPS는 장치의 배터리 충전기를 우회하여 직접 배터리 충전을 위해 더 작은 단계 증분(20mV)을 제공합니다. 주요 차이점은 PPS 전압은 충전 중에 동적으로 변경되는 반면 AVS는 일정한 전압 수준을 유지한다는 것입니다.
Bluetooth 스피커 및 전동 공구와 같은 휴대용 배터리 구동 장치는 USB-C 채택으로 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. USB-C를 구현하면 이러한 장치가 USB-C 포트를 통해 충전하고 동일한 인터페이스를 통해 연결된 장치에 전원을 공급할 수 있습니다. 단일 또는 다중 셀 배터리 충전기를 사용하는 제품은 이제 USB-C 또는 USB PD 컨트롤러와 페어링하여 USB-C 포트를 통해 전원을 수신하고 제공할 수 있습니다.
배터리 구동 제품의 USB PD 포트 설계를 단순화하기 위해 고급 USB PD 컨트롤러는 이제 직접 배터리 충전기 제어를 위한 I2C 호스트 지원을 통합합니다. 이 통합 접근 방식은 외부 마이크로컨트롤러 없이 듀얼 칩 솔루션을 가능하게 합니다. USB PD 컨트롤러는 USB PD 포트를 통한 전력 협상에 따라 배터리 충전기의 매개변수를 자동으로 업데이트하여 맞춤형 펌웨어 개발의 필요성을 없앱니다.
전체 240W 확장 전력 범위를 지원하기 위해 레퍼런스 디자인은 USB PD 컨트롤러를 단일 인쇄 회로 기판의 양방향 벅-부스트 충전 컨트롤러와 페어링합니다. 이러한 완전한 솔루션은 외부 마이크로컨트롤러 또는 맞춤형 펌웨어가 필요하지 않아 진정한 플러그 앤 플레이 240W 양방향 전력 공급이 가능합니다.
이러한 레퍼런스 디자인은 전동 공구, 진공 청소기, 휴대용 전원 스테이션 및 e-bike를 포함하여 7-14 셀 배터리가 있는 제품을 위한 통합 USB PD 및 충전 솔루션 역할을 합니다. 높은 수준의 통합은 자재 명세 비용을 줄이고 물리적 공간을 최소화하며 신제품의 출시 기간을 크게 단축합니다.
확장된 전력 기능을 통해 USB-C는 미래의 범용 커넥터로 자리 잡고 있습니다. USB-C 기술을 구현하는 데 어려움이 있지만, 이제는 설계의 하드웨어 및 소프트웨어 측면을 모두 단순화하는 통합 솔루션이 존재합니다. 포괄적인 레퍼런스 디자인으로 지원되는 페어링된 USB PD 컨트롤러 및 배터리 충전기는 여러 산업 분야에서 더 작은 솔루션 크기와 더 빠른 제품 개발 주기를 가능하게 합니다.