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최근 수정 시각 : 2024-01-13 23:38:14

USB BC


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USB가 지원하는 전원 공급 규격
USB 2.0 USB 3.2 USB BC USB Type-C USB PD
[ruby(2.5W, ruby=5V 0.5A)] [ruby(4.5W, ruby=5V 0.9A)] [ruby(7.5W, ruby=5V 1.5A)] [ruby(15W, ruby=5V 3A)] [ruby(240W, ruby=48V 5A)]



1. 개요2. 역사3. 동작 방식4. 한계5. 여담6. 관련문서

1. 개요

USB BC 1.2 스펙 PDF

USB Battery Charging( USB 배터리 차징, 약칭 "USB BC")는 USB 케이블을 통해 USB 단자를 가진 기기에 전력을 공급하는 규약(프로토콜)이다. USB 기본 스펙으로는 한계가 있던 전력 전달을 개선하기 위해, 그리고 각종 소형 전자기기들을 USB 충전기로 고속 충전하는 방식을 통일하기 위해 제정되었다. 그러나 스펙상 태블릿 컴퓨터를 충전하기엔 전력이 부족했기 때문에, 퀄컴 퀵 차지 같은 사설 규약이 더 널리 쓰이게 되었고, 후속 USB 표준으로 USB Power Delivery(이하 USB PD)가 제정되기에 이른다.

2. 역사


이렇게 한동안 삼성 Adaptive Fast Charging, 퀄컴 퀵 차지, USB PD의 고속충전 춘추전국시대가 이어졌다. 즉 삼성-LG-팬택-애플의 기기와 충전기가 맞지 않으면 고속충전 불가.

3. 동작 방식

USB BC의 특징으로는 5V 1.5A 높은 전력을 제공한다는 것이다. 일반 마더보드에서 별 부하 없이 제공할 수 있는 5V-500mA(USB2.0), 900mA(USB3.x) 스펙과 비교하면 훨씬 높은 전력을 제공할 수 있게 된다.

USB BC는 세가지 방식의 충전 스트림이 존재한다.
USB BC는 USB 2.0 환경에서 동작할 수 있고(전선 4가닥), 컴퓨터가 없는 환경에서도 동작한다(전선 2~4가닥). 당연히 USB 3.x 환경(전선 4가닥 이상)에서도 동작한다. USB BC의 작동 원리(순서)는,
이를 보면, 단자의 핀이나 케이블 가닥을 빼먹을수록(원가절감) 저속충전만 가능해짐을 알 수 있다. 고속충전을 위해서는 기기와 충전기 간 통신을 해야 한다. 하지만 타협점으로, 별도 회로 설계 없이(돈 들일 일 없이) 정해진 규약대로 저항 몇 개만 잘 달면 고속충전(DCP)이 가능한 환경을 만들 수 있다. 이것이 바로 USB 충전 어댑터인 것이다.

조건이 단순하기 때문에 케이블 개조, 커널 개조, 특수 커넥터 삽입 등으로 USB의 데이터 선을 브리지시켜 충전 모드를 강제로 만들어 줄 수도 있다. 데이터 통신 단자를 막아버려서 강제로 충전 모드로 인식시킬 수 있고, 아예 칩이나 스위치를 달아 충전 모드와 데이터 모드를 선택하게 할 수도 있다. 원리는 케이블에 4가닥 전선이 있어서 전자기기가 "충전기의 저항"을 확인하고 DCP 모드로 들어가야 하는데, "고속충전 가능한 케이블"이라면서 2가닥 전선만 넣고 "데이터 전선 단락은 케이블 단자에서 시키는(눈속임 하는)" 즉 "케이블의 저항"을 확인하게 만드는 것.

이 방식을 응용하면 CDP를 지원하지 않는 마더보드에 스마트폰을 연결할 때 SDP 모드로 동작한다면 이 케이블로 강제로 DCP모드로 만들 수도 있다. 즉 구형 컴퓨터에 연결해도 고속충전이 가능해 지는 것.

단, 케이블 개조를 하여 고전류로 끌어 쓸 수 있게 만들 때 주의점이 있다. 개조된 케이블로 인해 USB 포트(전원 어댑터 또는 컴퓨터)의 전력 방출 능력을 오해한 전자기기는 높은 전류를 마냥 빨아먹는데, USB 포트가 충분한 전력공급 능력이 없으면 그 한계치 이상의 발열이 나고 기기가 망가질 수 있다. 이쪽이 고장날 수도 저쪽이 고장날 수도 둘 다 고장날 수도 있다. 먼 산(...) PC 메인보드[1], 특히 PC 앞쪽에 달려있는 전면 USB 포트처럼 고속충전을 지원하지 않는 장비는 고전력 공급이 안정적이지 않아서, 전류가 널뛰기하는 식으로 불안정해진다. 그걸 무시하고 임의로 최대 허용치를 초과해 사용하면 심할 경우 해당 포트가 고장날 수도 있고, 심지어 포트와 연결된 장치가 쌍으로 고장날 수 있다. 이쯤에서 USB BC의 필요성을 다시 언급하자면, 비싼 컴퓨터에서 전류를 한계치 이상으로 빨아먹는 것을 방지하기 위해 호스트와 장치 간의 협상에 따라 최대로 사용 가능한 전류치가 정해지는 것이 선행되어야 하고, 그 한도 내에서 전력을 끌어 쓰도록 하는 기술이 뒷받침되어야 한다.

4. 한계

앞서 USB BC의 특징으로는 5V 1.5A 높은 전력을 제공한다고 언급하였다. 하지만 당시 태블릿 컴퓨터나 외장 HDD 같은 기기는 10W 정도의 전력을 요구하여, 7.5W의 USB BC로는 이를 충분히 만족시킬 수 없었다. 이에 따라 각 제조사에서는 USB BC를 응용하여 사설 5V-2A 충전기들을 제작하여 스마트폰/태블릿에 번들로 제공하였다. 그 이후엔 충전시 발열을 잡기 위해(전류량을 줄이기 위해) 9V로 승압하여 충전하는 규격이 난립하였고 각 제조사들은 이러한 충전기를 번들로 제공하며 "정품 충전기"를 쓸 것을 권하고 있다. 호환을 위해 USB 충전기 방식을 도입했는데, 사설 규격으로 인해 기본적인 5V 0.5A 저속충전만 호환이 되고, 고속충전은 서로 호환이 되지 않는 상황이 이어졌다. 이 와중에 스마트폰과 태블릿 컴퓨터를 넘어 노트북 컴퓨터까지 USB로 충전하고자 하는 목소리가 커졌고, 이에 대응할 필요성도 생겼다.

USB BC 1.2 이후로는 USB BC의 한계를 극복하고, USB-C 규격을 활용할 수 있는 USB Power Delivery ( USB PD)로 넘어간다.

5. 여담

6. 관련문서




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[1] 전력을 공급하는 보드 설계가 딱 스탠다드 인 경우.

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