KOKY061 November 2024
USB PD 및 DisplayPort™ 대체 모드를 지원하는 5V 소스, 20V 싱크 USB-C 포트
노트북 또는 PC 구현에서 단일 USB-C 포트를 통해 배터리를 충전하기 위해 USB PD 전압을 싱크하고, 마우스, 키보드 및 플래시 드라이브와 같은 소형 연결 장치에 최소 5V 출력을 제공하고, 모니터를 연결할 수 있습니다. USB-C 포트에 필요한 기능이 어떻게 강력하고 유연하며 특정 완제품에 대한 최종 사용자의 기대를 충족시킬 수 있는지 빠르게 확인할 수 있습니다.
그림 50에는 이러한 유형의 시스템에 대한 전력 아키텍처가 나와 있습니다. 시스템에는 일반적으로 별도의 전원 경로가 있습니다. 하나는 5V를 소싱하고 다른 하나는 최대 20V까지 싱킹하기 위한 것입니다. 시스템에 USB-C 포트가 하나만 있는 경우 별도의 두 개 전원 경로 대신 단일 전원 경로를 구현할 수 있습니다. 이러한 경우 양방향으로 지원하기 위해 배터리 충전기가 필요하며 이동 지원을 포함해야 합니다. 5V 소스와 20V 싱크와 DisplayPort 대체 모드 지원이 필요한 대부분의 시스템에는 두 개 이상의 USB 포트가 있습니다.
그림 50 5V 소스 20V 싱크 USB PD 블록 다이어그램완제품에 여러 개의 USB 포트가 있는 경우 공유 5V 레일은 USB Type-A 및 USB-C 포트 모두에 소싱 전원을 제공할 수 있습니다. 연결된 장치에 5V를 공급할 때 각 USB 포트가 지원하는 최대 전류를 기준으로 이 5V DC/DC 전원 공급 장치의 전력 예산을 계산해야 합니다.
싱크 전원 경로를 배터리 충전기에 연결하면 VBUS에서 배터리 충전기의 커패시턴스가 분리되고 사용자가 AC/DC 어댑터를 연결할 때 배터리 충전기가 전원을 공급하도록 합니다.
앞의 예에서 볼 수 있듯이 USB PD 컨트롤러는 전원 경로가 통합되어 있거나 GPIO를 통해 이를 제어하는 방법을 제공합니다. 일부 USB PD 컨트롤러는 외부 NFET를 직접 구동하는 N 채널 전계 효과 트랜지스터(NFET) 게이트 드라이버를 제공합니다.
그림 50 또한 USB PD 컨트롤러가 VCONN을 공급할 수 있다는 사실을 보여줍니다. USB PD 소스 전용 설계에는 3A를 초과할 때 V CONN이 필요합니다. 그러나 DisplayPort 대체 모드에 대한 지원을 추가하려면 전원 기능이 아니라 케이블의 데이터 기능을 결정하기 위해 VCONN이 필요합니다. USB 3.0 데이터 예가 있는 5V USB-C 소스 전용 포트와 마찬가지로, 연결된 케이블에 DisplayPort 대체 모드도 지원할 수 있는 기능이 있는지 확인하는 것이 중요합니다. V CONN은 기능을 다시 읽으려면 케이블에서 e-마커에 전원을 공급해야 합니다.
그림 51에서는 USB PD 및 DisplayPort™ 대체 모드 설계를 지원하는 5V 소스, 20V 싱크 USB-C 포트 구현을 위한 전원 및 데이터 블록을 모두 포함한 더 완전한 블록 다이어그램을 보여줍니다.
그림 51의 마지막 블록은 DisplayPort 대체 모드 멀티플렉서입니다. 이전의 경우와 마찬가지로, DisplayPort 대체 모드도 USB-C 커넥터의 SuperSpeed 핀을 사용하여 비디오 데이터를 전송합니다.
그림 51 DisplayPort™ USB PD 블록 다이어그램을 지원하는 5V 소스 20V 싱크DisplayPort 대체 모드에는 USB 3.0 또는 DisplayPort 비디오 데이터 지원 사이의 SuperSpeed 핀 배포를 결정하는 데 도움이 되는 여러 가지 핀 구성이 포함되어 있습니다. DisplayPort에 대한 모든 SuperSpeed 쌍을 헌신하여 DisplayPort의 최대 대역폭을 지원하는 핀 구성이 있으며, SuperSpeed 쌍을 분할하여 USB 3.0과 DisplayPort 데이터를 동시에 활성화하는 핀 구성이 있습니다. DisplayPort 사양에는 USB-C에서 지원하는 핀 구성에 대한 자세한 정보가 있습니다
DisplayPort 대체 모드 멀티플렉서는 DisplayPort 대체 모드 내에서 협상된 핀 할당에 따라 SuperSpeed 핀을 DisplayPort 호스트 또는 USB 호스트로 멀티플렉싱합니다. 다른 주변 장치와 마찬가지로 USB PD 컨트롤러는 I2C를 통해 또는 GPIO를 통해 DisplayPort 대체 모드 멀티플렉서와 통신하여 적절하게 구성할 것으로 예상됩니다. 포트 파트너도 DisplayPort 대체 모드도 지원하는 경우 USB PD 컨트롤러는 연결된 장치와 자동으로 협상하고 DisplayPort 대체 모드로 들어갑니다. 이러한 협상을 바탕으로 USB PD 컨트롤러가 I2C 또는 GPIO를 통해 DisplayPort 대체 모드 멀티플렉서를 구성합니다. USB PD 협상 중에 전력이 항상 먼저 교섭된 후 DisplayPort와 같은 대체 모드가 있습니다.