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최대 100W 전력 공급 USB 타입-C, 깨끗한 신호 제공하는 방법
이나리 기자 | 승인 2017.09.14 10:04

[EPNC=이나리 기자] USB 타입-C가 빠르게 성장하면서 통합된 인터페이스에서 단일 커넥터를 통한 데이터, 비디오, 오디오, 그리고 전력 제공이 가능해졌다. USB 타입-C는 10Gbps의 최신 USB 데이터 속도를 지원할 뿐 아니라 데이터 트래픽을 전송하는 동일한 케이블을 통해 동시에 최대 100W 전력을 공급할 수 있다. 

USB 타입-C는 위아래 구분 없이 어느 방향이든 플러그를 꽂아도 되며, 데이터 호스트와 디바이스 역할을 바꿀 수 있고 전력을 공급하거나 소비할 수도 있어 사용이 간편하고 유연성이 뛰어나다. 또한, 타입-C 인터페이스를 통해 고화질 비디오 프로토콜을 전송할 수 있으며, 여러 가지 전용 케이블과 커넥터를 사용할 필요가 없어 사용자 경험을 크게 간소화 및 향상시킨다. 앞으로 수년 내에 수십억 개의 기기가 USB 타입-C 인터페이스를 통해 서로 연결될 것으로 전망된다.

Alt 모드(Alternate Mode)를 사용해 디스플레이포트, 썬더볼트, HDMI(High-Definition Multimedia Interface)와 같은 대중적인 다양한 프로토콜을 USB 타입-C에 통합할 수 있다. 그러나 4개의 고속 레인에서 이러한 다양한 프로토콜에 대한 신호 무결성을 보장하는 것은 설계자에게 어려운 과제이기도 하다.

TUSB544는 USB 3.1(5Gbps)와 디스플레이포트 1.4(8.1Gbps)를 지원하는 USB 타입-C Alt 모드 멀티프로토콜 양방향 선형 리드라이버이다. TUSB544는 USB 타입-C 커넥터의 신호 무결성 문제를 해결해 USB 호스트, 디바이스의 채널 손실을 보상함으로써 깨끗한 타입-C 신호를 출력한다. 디스플레이포트 소스 또는 싱크 디바이스의 경우 TUSB544를 USB 타입-C 케이블에 내장하면 더 긴 케이블을 사용할 수 있고 신호 품질을 향상시킬 수 있다.

[그림 1] :TUSB544 엔드-투-엔드 솔루션으로 구현한 뛰어난 신호 품질

시스템에 TUSB544를 적용하는 많은 사례가 있다. 일부 CPU와 모바일 프로세서는 프로세서에 USB 타입-C 멀티플렉서를 통합하고, CPU는 4개의 디스플레이포트 레인과 2개의 USB 레인을 4 고속 출력으로 다중화한다. 이때 각 레인은 개별적으로 USB 또는 디스플레이포트로 구성할 수 있다. 만약 TUSB544를 송신기 또는 수신기쪽의 커넥터에 가까이 배치하면 4개의 USB 타입-C 레인을 소스와 싱크 디바이스에 의해 협상되도록 구성해 프로토콜 요구에 따라 어느 방향으로나 신호를 리드라이브할 수 있다.

예를 들어 USB 타입-C의 신호는 전부 USB나 4레인 디스플레이포트 또는 2레인 USB 및 2레인 디스플레이포트가 될 수 있다. [그림 1]은 리드라이버로 TUSB544를 사용한 엔드-투-엔드 USB 타입-C 솔루션이다. 

TUSB544 선형 리드라이버는 설계 복잡성을 낮추고 시스템에 디바이스를 다양하게 배치할 수 있는 유연성을 제공한다. 이 디바이스는 링크 트레이닝에 투명하기 때문에 최소 비트 오류율을 가진 더 나은 채널을 구성해 깨끗한 비디오 디스플레이를 제공할 수 있기 때문에 디스플레이포트 애플리케이션에 많은 이점을 제공한다.

TUSB544의 또 다른 사용 사례는 케이블에 리드라이버를 내장하면 액티브 케이블을 생성해 USB 타입-C 케이블 길이가 확장되니 케이블 손실을 보상할 수 있다. [그림 2]는 리드라이버를 내장하지 않은 3m USB 타입-C 케이블의 아이 다이어그램을 보여준다. 적색 원은 아이 다이어그램이 아이 마스크에 통과하지 못했다는 것을 나타낸다. 

[그림 2:] 아이 다이어그램에 실패한 3m USB 타입-C 케이블


TUSB544를 USB 타입-C 고속 레인에 적용하고 TUSB211을 USB 2.0 레인에 적용하면 USB 타입-C 인터페이스에서 모든 USB 3.1, 디스플레이포트, USB 2.0 신호의 품질을 향상시킬 수 있다. [그림 3]은 TUSB544 , TUSB211을 사용한 USB 타입-C 액티브 케이블 솔루션을 보여준다. 

[그림 3:] TUSB544 및 TUSB211을 사용한 USB 타입 C 액티브 케이블 솔루션


[그림 4]에서 보듯이 3m USB 타입-C 케이블은 TUSB544를 추가한 후 뛰어난 성능으로 아이 다이어그램을 통과했다.

[그림 4] 3m USB 타입 C 케이블에 TUSB544를 내장한 후 통과한 아이 다이어그램

더 긴 USB 타입-C 케이블을 사용하려면 케이블 양쪽 끝에 2개의 TUSB544 리드라이버를 배치하면 충분한 채널 손실 보상을 제공할 수 있다. 5m USB 타입-C 케이블에 TUSB544를 각 끝 단에 배치했을 때 탁월한 성능을 달성하는 것을 [그림 5]에서 볼 수 있다. 

TUSB544는 높은 유연성으로 USB, 디스플레이포트 애플리케이션을 위한 USB 타입-C 신호를 리드라이브할 때 깨끗하고 탁월한 신호 품질을 제공한다. 또한 시스템이 적합성 테스트를 통과할 수 있게 도와주고 보다 우수한 상호운용성을 제공하며, USB 타입-C 시스템 성능을 향상시킨다.

[그림 5] 2개의 TUSB544 디바이스를 각 끝단에 사용한 5m USB 타입 C 케이블에서 통과한 아이 다이어그램

#텍사스 인스트루먼트#TI#USB 타입-C

이나리 기자  narilee@epnc.co.kr

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