USB PD
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관련 문서: USB [각주]
1. 개요[편집]
USB Power Delivery 홈페이지
USB Power Delivery(USB 파워 딜리버리, 약칭 "USB PD")는 USB 케이블을 통해 USB 단자를 가진 기기에 전력을 공급하는 규약(프로토콜)이다. USB 기본 스펙으로는 한계가 있던 전력 전달을 개선하기 위하여 각종 소형 전자기기들을 USB 충전기로 고속 충전하는 방식을 통일하기 위해 USB Battery Charging(이하 USB BC)의 후속규격으로서 제정되었다.
USB 2.0, USB 3.0 자체 스펙에도 충전방식에 대한 규약이 있고(대개 컴퓨터 마더보드에 연결될 때), USB BC라는 앞서 사용된 충전용 규약도 있으며(충전용 AC-DC 어댑터(충전기)에 연결될 때), USB Type-C 케이블 자체 스펙에도 충전 규약이 존재한다(C-to-C 케이블을 연결할 때). 각 규약이 병존할 수 있으며, 환경/상황에 맞춰 해당 충전방식을 사용한다. USB PD(rev. 2.0 이후)는 Type-C 단자를 사용하는 기기 간에, CC pin을 통한 협상이 이루어지는 경우에 작동하게 되며, 일정 능력 이상의 스펙을 사용하려면 추가조건이 붙는다(e-marker 케이블 필요 등).
USB PD는 USB 버전(2.0, 3.0)이나 단자(USB Type-A, Type-C 등)와는 별개의 규격이다. USB 2.0, 3.0 불문하고 USB PD가 지원될 수 있다. 다만, USB PD rev 2.0 이후로는 커뮤니케이션핀(CC pin)이 존재해야 하므로 양쪽 Type-C(C to C) 케이블은 '사실상' 필수적이다.
2. 역사[편집]
- USB PD 이전 역사 (USB BC 참고)
- 1996. USB가 발표되었다. 2000년 이후로 널리 쓰인다. iPod, iPaq 등 USB로 컴퓨터와 연결하는 기기들(MP3p, PMP, PDA)이 늘어나고 동시에 USB 충전에 관심 갖기 시작했다.
- 2007. USB Battery Charging과 micro B 단자가 휴대폰 단자로 개발되며, 유럽을 시작으로 휴대폰(심비안 스마트폰) 충전기를 USB 충전기로 통일하는 정책이 펼쳐지기 시작했다.
- 태블릿 컴퓨터는 USB BC로 충분한 전력을 공급받지 못해 제조사별로 5V-2A 전용 충전기를 별도로 제공했다. 기기와 충전기의 제조사가 다르면 2A 고속충전을 해주지 않았다. 이 연장선으로 퀄컴 퀵 차지(2013~)같은 비공식(그러나 사실상 표준인) 독자 USB 충전 방식이 발전하기에 이르렀다.
- 2012. 7. USB PD rev. 1.0이 제정되었다. 충전 방향을 바꿀 수 있게 되었는데, Host 기기가 Guest 기기(e.g. USB 허브)에 전력을 제공해 주는 것뿐 아니라 이제는 Guest로부터 전력을 공급받을 수 있게 되었다. 또 고속충전과 데이터 통신을 같이 할 수 있게 되는 이점이 생겼다.
- 2014. 11. USB PD rev. 2.0이 제정되었다. USB 3.1과 USB Type-C 발표가 이 시기에 함께 이루어졌다. rev. 1.0을 다 갈아엎었다.
- 2015. 3. MacBook(12형)가 출시되었다. Type-C 단자와 USB PD가 적용된 대표적인 초기 제품이다. 다만 USB PD rev2.0을 도입하기엔 너무 이르고 그렇다 해도 USB PD rev1.0 프로필이 아닌 자체 전압(14.5V, 2A, 29W) 프로필을 가진 변종이다. 프로토콜이 제정되고 3년이 지나서야 시중에 초보적인 제품이 출시되었다.[1]
- 2015. 9. 넥서스 5X, 넥서스 6P가 출시되며 구글은 USB PD rev. 2.0를 적극적으로 밀기 시작한다.# 다만 대다수의 스마트폰, 노트북 등에는 2016년 이후에야 본격적으로 Type-C 단자와 USB PD를 적용하기 시작했다. 그러나 실상 USB PD를 지원하지 않거나 일부 스펙만 지원하여 혼선이 생기기도 했다.
- 2016. 11. 퀄컴 퀵 차지4가 발표되었는데, 퀵차지 하위호환을 버리고 USB PD 호환규격으로 탈바꿈하였다.
- 2017. 9. USB PD rev. 3.0이 제정되었다. 2.0은 고정전압이지만, 3.0은 가변전압을 제공하여 충전 중 발열 관리와, 충전 속도 향상에 이점이 있다.
- 2018. 1. "Certified USB Fast Charger" 로고가 제정되었다. USB 충전 방식이 헷갈린다면 이 로고와 PPS 글자만 확인하면 된다는 이점이 생겼다.
- 2019. 2. 갤럭시 S10 5G와 삼성 PD 충전기가 발표되며 한국에 본격적으로 USB PD rev. 3.0 PPS 제품이 보급되기 시작했다. 삼성은 이를 Super Fast Charging으로 브랜딩하였다.
- 2021. 5. USB PD rev. 3.1이 제정되었다. 최대 28, 36, 48V가 지원되고 5A까지 지원할 수 있게 되어, 게이밍 노트북급도 USB로 충전할 수 있을 것이라는 이점이 생겼다. 게이밍 노트북은 최소 180W 이상 사용하므로 기존 USB PD의 100W의 전력으로는 부족하다. 2010년대 후반부터 일부 게이밍 모델들이 100W 충전을 지원하고는 있으나, USB PD 연결 시 클럭 제한이 걸리고 외장 GPU를 사용할 수 없게 하는 등의 각종 성능 제한이 걸리기 때문에 딱 울트라북 정도의 성능으로 휴대하기 위한 목적으로만 사용해야 한다.
3. 리비전[편집]
3.1. USB PD rev.1 / Profile[편집]
USB PD rev 1.0 소스 프로필
2012년 7월 5일 USB Power Delivery 1.0이 제정되었다. 기존 USB BC(Battery Charging)가 전류를 높여 고속충전을 가능하게 했던 것과 달리 USB의 5V 제한을 넘어 그 이상의 전압을 제공한다. 이로써 보다 낮은 발열로 고속충전을 할 수 있게 되었다.
전자기기에 정해진 전압 이상의 전압을 가하면 기기가 파괴되므로, 전압은 사전에 지정된 프로필에 따라 정해진 전압과 전류를 제공하도록 되어 있다. 충전기와 기기가 연결되면 처음에 5V로 연결되었다가 협상을 통해 높은 전압과 높은 전류를 흘려주는 방식으로 작동한다. 협상은 Vbus lane을 통해 이루어진다. 협상이 D+/D- 데이터 lane으로 이루어지는 USB BC(+퀵차지 등)와 다르다. 따라서 USB BC는 고속충전 중 USB 데이터 연결이 불가능했지만, USB PD는 고속충전 중 USB 데이터도 이용 가능하다는 장점이 있다. 이는 전력을 많이 소모하는 3.5" 외장하드를 별도 전원선 없이 USB케이블만으로 연결 가능하다는 이야기가 된다.
충전 방향을 바꿀 수 있다는 특징도 있다. 컴퓨터가 USB 허브에 전력을 제공하는 것이 이전의 전력 흐름도였다면, USB 허브가 컴퓨터(일반적으로 노트북)에 전력을 제공할 수 있게 된 것이다. 기존에는 아무리 유전원 USB 허브라도 허브가 컴퓨터를 충전할 수는 없었다. 이로서 노트북에 전원케이블, USB허브 등등 여러 케이블을 체결할 필요 없이 케이블 하나로 모든 것이 해결될 수 있는 환경이 만들어졌으며, 노트북에 단자를 오직 하나만 탑재하는 만용을 부려볼 수 있게 되었다. 기존에는 제조사 전용 포트에 도크를 연결하는 방식으로 이 같은 환경을 구현할 수 있었으나, 노트북 수명이 다하면 전용장비였던 도크도 순장되어버리는 문제가 있었다.
규격상 100W의 고출력을 지원하지만, 이러한 환경을 주변에서 쉽게 보기는 어렵다. 우선 일반 케이블로는 7.5W(5V-1.5A) 전력을 제공할 수 있었고, PD전용 특수 케이블을 사용해야만 100W 까지 지원할 수 있다. 발열 방지 때문이다. 단자부에 발열이 더 심하므로 Standard 크기의 단자가 권고되었다(=스마트폰에서 쓸 수 없다). 더 나아가 고전력을 제공하려면 파워 서플라이 등의 제반 장치들이 갖추어져야 했다. 그렇기 때문에 기기들은 모든 프로필을 지원하지 않고 적당히 필요할 일부 프로필만 지원하게 된다.
충전기와 소형기기가 지원하는 USB PD 프로필이 각각 다를 경우, 고속충전을 못하고 "프로필 1 기본값(5V-2A)"으로 충전하게 된다. 초창기 PD 충전기(본문의 Dell 충전기)는 모든 프로필을 완벽하게 지원하지 않으므로 높은 확률로 제대로 사용하지 못하는 상황이 되어버린다. 결국 그래서 다음 리비전에서 프로필 방식을 버리고 PDO 방식으로 대 전환이 이루어지게 된다.
USB PD 1.0 은 2012년에 제정되었으므로, Type-C와는 상관없다. 레거시 단자인 USB Type-A, USB Type-B 단자에서도 PD 충전이 가능했다. PD 2.0 스펙에서도 Type-A, Type-B를 지원하는 듯하다. 기구적인 내용에 상당히 할애되어 있다. PD 고속충전이 되는 것이 아니라, PD 기본값인 5V로 충전을 할 수 있다는 얘기이다. 즉, PD충전기와 함께 쓸 때 유의해야 할 점을 길게 써 놓은 것이 아닌지 확인이 필요하다. PD 3.0에서는 Type-A Type-B를 지원하지 않는다. 시장에서는 "PD 충전기"라고 하면 USB-C가 달린 충전기를 의미하고 있다.
초기 Type-C 단자가 세상에 나오기 이전, USB PD의 이점을 설명했던 그림이다. 모니터를 허브로 삼아 각종 소형기기에 USB로 전원을 제공할 수 있도록 하여 책상 위 "선정리"를 깔끔하게 할 수 있는 모습을 기대하였다. 최대 100W까지 제공하는 것을 스펙에 명시하고 있어 프린터, 3.5" 외장 하드디스크, 심지어 노트북이나 저전력 PC의 전원 케이블이 굳이 필요없도록 계획되었다.
3.2. USB PD rev.2 / PDO[편집]
USB PD rev 2.0/3.0 PDO 파워 공급 방식
2014년 8월 11일 제정된 USB Power Delivery 2.0부터는 전압/전류가 모두 정해진 프로필 개념이 삭제되고, 정해진 전압에서 기기가 필요한 전원만큼 알맞은 전류를 출력하는 PDO(Power Data Objects) 방식을 사용한다.
전압의 권고 사항이 변경되었다. 기존 1.0에서 존재하던 12V가 빠지고 9V·15V가 추가되어, 5V·9V·15V·20V의 전압 규격을 권고한다. 12V는 자동차(납축전지) 또는 컴퓨터 파워 서플라이에서 주로 사용되는 전압이다. 즉 차량용 가전, 캠핑용 가전 등의 휴대용 가전제품의 전원을 고려해서 넣은 프로필이거나, 외장 하드디스크 같은 컴퓨터 주변기기의 구동전압을 고려해서 넣었던 프로필이었던 것으로 추측된다. 다만 자동차는 시동 전후로 전압이 꽤 크게 변동되는 극한의 상황이라 어차피 차량에서 나오는 12V는 직결해서 쓰기 곤란하고 어차피 레귤레이터를 거쳐야 해서, 이럴 바엔 보다 기존에 사용해왔던 전자기기가 필요로 하는 전압을 제공하는 게 더 낫겠다 판단한 것으로 보인다. 9V는 스마트폰 리튬이온배터리 3.8~4.2V 전압의 두 배를 크게 넘지 않는 전압(레귤레이팅 하는 데 부담이 적은 최대전압)이고, 15V, 20V는 노트북에서 주로 쓰고 있는 전압(2A 내외에서 36~45W를 제공하기 좋은 전압)이며 15V는 12V와도 크게 차이가 나지 않는 전압이다(외장하드는 이 전압으로 굴리면 될 것이다).
일반 케이블로는 60W(20V-3A)까지 출력을 전달할 수 있도록 하였다. 그 이상의 전압/전류(5A)를 제공하는 고출력 전원의 경우 USB-C의 e-marker를 인식한 후에 동작하도록 하고 있다. e-marker는 케이블 내에 장착되어 있는 작은 칩셋으로 케이블의 종류/정보를 기기나 충전기에게 전달하는 역할을 한다. 쉽게 말해 케이블 자체가 감당할 수 있는 한계를 기기에 전달하는 것이다. 이런 류의 케이블은 조금 더 비싸고(단자 쪽에 별도의 칩 몇 개가 박혀 있다. e마커를 비롯하여 발열을 감지하는 온도센서 등), 외관상 굵고 짧은 경향이 있다.
전원 입력 60W를 한참 초과하는 전력을 요구하는 2016년형 15형 MacBook Pro 모델이 나옴으로써 USB Type-C로 80W가 넘는 전력을 공급하는 기술이 상용화가 되었다. 이후 와콤의 모바일스튜디오 프로가 USB-PD 100W를 지원하는 기종으로 등재되었다.
3.3. USB PD rev.3.x / PPS[편집]
3.3.1. USB PD rev.3.0[편집]
2018년 1월 8일 제정된 USB Power Delivery 3.0은 USB Power Delivery 2.0에 비해 장치의 배터리와 전력에 대한 정보를 더 많이 전달하여, 기존보다 높은 전력 전달 효율과 안정성을 기대할 수 있다.
PDO 방식 혹은 PPS 방식을 사용하며, 그중 하나 또는 둘 다를 지원할 수 있다. USB-PD 3.0의 PDO 전력 프로토콜은 USB-PD 2.0의 것과 동일하다.
Programmable Power Supply. USB-PD 3.0부터 지원할 수 있는 방식으로, 지원하는 범위 내에서 전압과 전류 둘 다를 유동적으로 조절할 수 있어 PDO 기술보다 호환성과 효율이 크게 향상되었다. 사실 엄밀히 말하자면 PDO(Power Data Object)에 대응하는 용어는 APDO(Augmented Power Data Object)#가 맞는데, 이미 PPS 용어 사용이 이를 압도해 버렸다.
- USB-PD 3.0부터 PPS를 지원할 수 있을 뿐, 모든 USB-PD 3.0 기기가 PPS 기술을 지원하는 것은 아니다. 즉, PPS를 미지원하는 USB-PD 3.0 기기가 있다.
- 또한, PPS 방식을 지원하는 모든 기기가 최대 출력을 PPS 방식으로도 낼 수 있는 것은 아니다. 즉, 65W USB-PD 3.0 충전기가 PDO로는 65W까지 지원하지만 PPS로는 지원하지 못하는 등의 경우가 있으므로 주의가 필요하다.
- PPS를 지원한다고 하여 같은 출력의 PDO를 무조건 지원하는 것은 아니다. 삼성전자 갤럭시탭 S7+의 경우, 45W PPS 충전을 지원하지만, 45W PDO 충전은 불가능하다.
아래는 PDO/PPS 규격에 대한 예시이다.[2]
전류는 최대 전류만 표시되었다.* PDO: 5V-3A, 9V-3A, 15V-3A, 20V-2.25A
* PPS: (3.3-11.0V) 4.05A or (3.3-16.0V) 2.8 A or (3.3-21.0V) 2.1A
3.3.2. USB PD rev.3.1[편집]
2021년 5월 26일에 지정된 새 규격
기존 규격에 신규 전압 규격이 추가되었다.
- 신규 추가된 전압규격
- 28V - 100W 이상의 전력을 소모하는 기기를 위한 규격
- 36V - 140W 이상의 전력을 소모하는 기기를 위한 규격
- 48V - 180W 이상의 전력을 소모하는 기기를 위한 규격
이를 통해 48V 5A 규격으로 최대 240W의 전력을 취급할수 있게 되었다.
2021년 10월에 출시된 16형 MacBook Pro가 MagSafe 단자를 통해 최대 140W의 입력을 받을 수 있다. 여태까지 알려진 바로는 이 규격을 최초로 사용하는 기기이다. 이를 이용해 단 30분 만에 50%까지 급속 충전이 가능하다. 다만 2021년형 16인치 맥북프로에서 MagSafe로만 140W 충전을 지원하고 C to C로는 최대 100W로만 충전되는 것을 보아 썬더볼트 포트는 이 규격을 지원하지 않는 것으로 보인다.
USB-C 단자로 최대 240W까지 충전할 수 있다.#
36V 또는 48V 규격은 이론상 전기자전거나 전동킥보드 등의 개인형 이동장치도 충전시킬 수 있는 수준의 전력을 공급할 수 있다.
신규 전압규격을 사용하는 도중 단자를 뺄 경우 아크 방전으로 인해 단자가 손상될 우려가 있다고 한다. 이를 해결하기 위해서는 CC 핀을 VBUS 핀의 길이와 다르게 설계하여 케이블을 빼는 순간 전원 핀보다 CC 핀의 연결이 먼저 해제되어 전원을 차단하는 방식을 사용하면 된다고 한다. #
3.4. 버전 확인 요령[편집]
USB 충전기 표면에 인쇄된 문구만 보아도 PD rev 1.0 지원인지, rev 2.0 이상 지원인지 확인해 볼 수 있다. 충전기와 기기간 PD 버전이 맞지 않아 하위호환 스펙(5V-2A)으로만 동작하게 되는 불상사를 피할 수 있다.
- PD rev1.0 충전기 - 최저 스펙이 5V-2A로 기입되어 있다. USB Type-A 소켓이 달려있거나, USB Type-C 플러그(수단자)가 케이블 일체형으로 달려있는 경우가 많다.
- PD rev2.0 충전기 - 최저 스펙이 5V-3A로 기입되어 있다.
- PD rev3.0 충전기 - 별도의 두가지 모드를 지원하기 때문에 이에 대해서 따로 표기된 제품들이 많다. 아예 PDO/PPS 모드의 전원출력에 대해서 별도로 표기하는 경우가 많으며 PPS의 경우 전압값에 대해서 출력 범위 형식으로 적혀있는 경우가 많다.
4. 지원 기기[편집]
빠르면 2015년, 늦어도 2017년엔 각 전자기기 제조사에서 USB PD 제품들을 출시하기 시작했다.
초기에는 사실상 "전용 충전기"처럼 쓰였는데, USB-C가 아직 널리 보급되지 않은 상태였고, 타 제조사 충전기로 충전할 때 9V, 12V, 15V 맞춰지지 않으면 충전기 덩치값을 못하고 5V-1A로만 노트북/휴대폰을 저속충전할 수도 있었다. 소수의 플래그십 위주로 채택되었다가 시간이 지나며 점차 보급기로 퍼져나갔다.
2021년 이후로는 Type-C 단자가 있다면 대부분 USB PD를 지원하며(고속충전이 된다는 의미로서, USB PD의 모든 스펙을 지원한다는 말은 아니다) 오히려 이를 지원하지 않는 제품을 나열하는 것이 더 수월할 판이다.
4.1. 스마트 기기[편집]
4.1.1. Apple (2015~)[편집]
- 2015년 - MacBook(12형) / iPad Pro 12.9형(1/2/3/4/5 세대)
-
2016~2021년 (접기/펼치기) - 2016년 - MacBook Pro(Touch Bar)
- 2017년 - iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone X / iPad Pro(10.5형)
- 2018년 - iPhone XR, iPhone XS, iPhone XS Max / iPad Pro(11형)(1/2/3 세대) / MacBook Air(Retina)
- 2019년 - iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max / iPad mini(5세대) / iPad Air(3세대)
- 2020년 - iPhone 12 mini, iPhone 12, iPhone 12 Pro, iPhone 12 Pro Max / iPhone SE(2세대) / iPad Air(4세대)
- 2021년 - iPhone 13 mini, iPhone 13, iPhone 13 Pro, iPhone 13 Pro Max
- 2022년 - iPhone 14 , iPhone 14 Plus , iPhone 14 Pro , iPhone 14 Pro Max / iPad Air(5세대)
- 2023년 - iPhone 15 , iPhone 15 Plus , iPhone 15 Pro , iPhone 15 Pro Max
4.1.2. 구글 (2015~)[편집]
- 2015년 - Chromebook Pixel(2세대), 넥서스 6P, 넥서스 5X,
- 2016년 - 픽셀, 픽셀XL 1, 2, 3, 3a,4: 같이 동봉된 충전 어댑터가 PD 충전기이다.
- 2021년 - Google Pixel 6 등
4.1.3. 삼성전자 (2016~)[편집]
- 2016년 - 갤럭시 탭프로 S, 노트북 9 Always[3]
-
2017~2021년 (접기/펼치기) - 2017년
- 2018년
- 2019년
- 플래그십 - 갤럭시 S10e, 갤럭시 S10 5G, 갤럭시 노트 10, 갤럭시 노트 10+[20]
- 중급기 - 갤럭시 A80, 갤럭시 A90[19]
- 2020년
- 플래그십 - 갤럭시 S20, 갤럭시 S20+, 갤럭시 S20 Ultra, 갤럭시 Z 플립, 갤럭시 Z 폴드2, 갤럭시 노트 20, 갤럭시 노트20 Ultra, 갤럭시 S20 FE
- 중급기 - 갤럭시 A 퀀텀
- 2021년 - 갤럭시 S21, 갤럭시 S21+, 갤럭시 S21 Ultra, 갤럭시 Z 플립3, 갤럭시 Z 폴드3
- 2022년 - 갤럭시 S22, 갤럭시 S22+, 갤럭시 S22 Ultra, 갤럭시 Z 플립4, 갤럭시 Z 폴드4
- 2023년 - 갤럭시 S23, 갤럭시 S23+, 갤럭시 S23 Ultra, 갤럭시 Z 플립5, 갤럭시 Z 폴드5
4.1.4. LG전자 (2017~2020)[편집]
- 2017년 - LG PC All-Day gram[4] / LG V30 ThinQ[5]
- 2018년 - LG 올 뉴 그램[6] / LG G7 ThinQ, LG V35 ThinQ, LG V40 ThinQ
- 2019년 - LG G8 ThinQ, LG V50 ThinQ
- 2020년 - LG V60 ThinQ, LG VELVET, LG WING
4.1.5. 기타[편집]
- Wacom - 모바일스튜디오 프로2016[7]
- Lenovo - ThinkPad X1 Carbon (5세대)2017을 최초로 E15 gen12019 이후 모든 씽크패드 라인업.
- Nintendo - Nintendo Switch2017[8]
- HP - Spectre x3602017
- Microsoft - Surface Book 22017, Surface Go2018
- Dell - XPS 132018
- 소니 - 엑스페리아 XZ32018, 엑스페리아 12019
- GPD Pocket
- 밸브 - 스팀 덱2022[9]
4.2. 모니터[편집]
4.2.1. USB PD로 전원 입력[편집]
모니터 자체 전원을 USB PD로 입력받는 저전력 모니터로, 대부분의 휴대용 모니터가 이에 해당된다.
- 2017년, ASUS ZenScreen MB16AC
- 2017년, 알파스캔 AOC i1601
-
2018~2020년 (접기/펼치기) - 2018년
- 2019년
- 2020년
- 2020년, 주연테크 캐리뷰UHD V15UPG
- 2020년, 한성 TFX156T
- 2021년, LG 그램 +view 16MQ70
- 2021년, ASUS ZenScreen MB16AH
4.2.2. USB PD로 전원 출력[편집]
노트북에 USB PD로 전원을 제공할 수 있는 모니터이다. USB-C 케이블 하나만 연결해도 되니, 책상 위 선정리가 깔끔해지는 이점이 있다.
4.3. 파워, 허브[편집]
4.3.1. 삼성전자[편집]
4.3.2. LG전자[편집]
- LG gram(2023)의 구성품인 65W PD, PPS 1포트 충전기 화이트 블랙 동급 제품 중 저렴하고 가볍기까지 하다.
4.3.3. 기타[편집]
5. USB PD 호환 제품[편집]
USB PD 제품인 듯 아닌듯 한 제품으로 단자 끝이 USB 정식 타입(A, B, C)이 아닌 케이블을 쓰는 제품 등이 존재한다. 잘못 사용시 USB PD 버전 충돌(1.0 vs 2.0)이나, 소소한 트러블을 겪을 수도 있는 제품이지만, 알아두면 신기하고 흥미로운 호환제품들을 기록한다.
5.1. 애플 USB PD[편집]
Apple은 아이폰에 Apple Lightning 8-pin을 오래도록 유지하고 있긴 하지만, 레거시를 칼같이 잘라버리는 회사로 유명하다. 멀리 가지 않아도 2009년, 노트북에 광디스크를 가장 먼저 제거하였다. USB PD, USB Type-C 단자를 누구보다 일찍 도입했으며, 연탄맥(2013)과, 맥북(2015)을 보다시피 신 표준을 급진적으로 밀어줬었던 회사이다. 이에 따라 피치못할 초기 시행착오도 있었고, USB PD 관련해서는 아래 따로 서술한다.
애플 USB PD rev.2.0
2017년, iPhone 8, iPhone 8 Plus, iPhone X이 USB PD rev.2.0 급속충전을 지원하기 시작했지만[10] 번들 충전기는 고속충전을 지원하지 않으니, 사람들은 USB 고속충전기에 관심을 갖기 시작한다. 고속충전을 지원하는 애플 정품 PD충전기를 별도로 구매하기도 했지만 타사 USB-PD충전기를 사용하는 경우도 늘었다. 케이블은 애플 정품 USB-C to Apple Lightning 8-pin 케이블이나 MFi를 인증받은 서드파티 USB-C to Lightning 케이블을 사용해야 USB PD가 제대로 동작했다.
시중에는 타사의 미인증 Lightning-USB 케이블이면서 고속충전을 지원하는 제품이 있었는데, USB-PD가 아닌 다른 방식의 고속충전을 구현하였다. 원리는 케이블에 내장된 별도의 칩셋을 사용해 퀄컴 퀵차지 포트에서 고전압을 끌어와 강제로 집어넣거나# 전압은 5V로 동일하지만 전류값을 높여 총 W 수를 높여주는 방식이다. 이는 비 PD 전원 어댑터, 즉 USB-A 포트가 있는 Apple 자사 12W USB 전원 어댑터에도 비슷하게 적용할 수 있으나, 정해진 규약을 지키지 않은 경우 충전기에 무리가 갈 수 있는 위험이 있기에 iOS 11.3 버전부터 비 인증 Lightning 케이블을 이용한 고속충전이 막혔다.
정품 케이블이나 MFi 인증받은 서드파티 USB-C to Apple Lightning 8-pin 케이블을 모두 갖추고 있더라도 충전기에 따라 고속충전이 되는지 여부가 갈렸었다. 당시 Apple의 29W USB-C 전원 어댑터를 비롯하여 HP, 레노버, 샤오미 등 여러 노트북 제조사가 USB-PD 파워 어댑터를 제공하였고, Nintendo Switch 충전기, 구글 스마트폰인 픽셀 2용 18W 충전기등도 시중에 있었는데, 이 중 일부가 고속충전이 동작하지 않는 문제가 있었다. 이를 정리하는 사람들도 있었고(Dell 충전기가 안되네요), USB-PD 어댑터들의 호환성이나 상호운용성이 완전하지 않다고 결론지어졌다. 이는 USB PD 리비전 차이, 리비전 1.0의 프로필이 맞지 않는 사유로 나타나는 결과였고, 이후 출시되는 파워 어댑터들이 리비전 2.0을 지원하면서 호환성 문제가 해결되었다. Apple도 29W USB-C 전원 어댑터 대신 30W USB-C 전원 어댑터를 출시하면서 시중의 USB PD 제품들과 고속충전이 제대로 호환되기 시작했다. 돌이켜보면, 아이폰을 충전했던 29W 전원 어댑터가 타 USB PD 제품을 고속 충전 시키지 못하고 아이폰/아이패드/맥북만 고속 충전할 수 있었던 것은 그냥 "제조사가 동일한 충전기"였기 때문이었던 것이다.
29W USB-C 전원 어댑터(A1540)
MacBook(12형)(2015), iPad Pro(10.5형), iPad Pro(12.9형)(2세대)(2017)를 위한 충전기는 15V가 아닌 14.5V(45W 맥세이프로 맥북 충전시 14.5V 사용)를 제공한다. USB PD rev.1.0에 비표준 규격으로서 USB PD 충전기 초창기의 혼란을 가중시키는 제품이었다. 애플 제품 외의 USB PD rev2.0 기기를 이 애플 어댑터를 이용하여 충전시키고자 할 때 14.5V와 15V가 오차범위 이내이므로 적절하게 충전이 될 것이라 기대할 수도 있겠지만, 프로필이 맞지 않으니만큼, 실제로 충전시 대부분 몇분 충전되다가 나중에 충전이 끊기거나 5V충전으로 전환되었다. 기술적인 이야기는 상단 USB PD rev.1.0 문단에 언급되어 있다.
USB-C to MagSafe
2015년 이후 애플은 USB Type-C 케이블로 맥북/맥북프로를 충전하도록 하고 MagSafe를 제거하였다. 사람들은 애플 고질병인 케이블 단선 걱정을 덜었다며 환호하면서도 MagSafe의 자석을 그리워하기도 하였다(다른 USB PD 제품들도 충전을 시킬 수 있다는 장점이 있었지만, 초창기에는 아직 그런 장점을 누리지는 못했었다).
애플 USB 전원 어댑터가 아이폰용→ 아이패드용→ 맥북에어용→ 맥북프로용 같이 시간이 흐르면서 고출력 전원 어댑터가 출시되자, 일부 서드파티 제조사에서는 한 쪽은 USB Type-C 다른 쪽은 MagSafe 단자가 달린 케이블을 제조하여 판매하기도 하였다. MagSafe 케이블이 삭아 충전기를 버려야 하는 이들에게 가뭄에 단 비가 되어 주었다.
2021년 MagSafe가 부활하였다. 기존 USB PD보다 더 높은 출력의 전원을 제공해야 할 필요성 때문에 도입되었다. 엄밀히 말하면 충전기는 최신 USB PD 규격을 제공하고, 노트북 본체는 한 세대 이전의 USB PD를 지원하는 시차 때문이긴 했지만, 이것 말고도 당시 맥북프로에 단자채택 패러다임이 바뀌었기 때문이기도 했다. 기존에는 모든 단자를 USB-C로 통일하려 했었는데, 현재는 프로 모델에는 널리 쓰이는 다양한 단자를 지원하는 방향으로 전환되었다. 전원 단자를 USB로부터 분리하여 포트가 체감상 하나 더 늘어나는 효과는 덤이다. USB C to C가 아닌 비표준을 쓴다는 점을 지적하기도 하나, 해당 제품은 USB-PD 역시 지원하기 때문에 설득력이 떨어진다.
5.2. USB PD 트리거[편집]
USB 파워 딜리버리 기술은 기본적으로 충전기와 충전대상 기기가 서로 데이터를 주고받으며 전압과 전류를 조절하는 게 기본이 된다. 이를 역이용하여 USB-PD 트리거라는 제품이 등장하였다. 일반적인 USB PD 연결 상황에서 충전대상 기기가 충전기에 보내 주는 신호를 모사하는 칩셋을 삽입하여 인위적으로 특정 전압을 요구함으로써, 고전압을 요구하는 기기에 직접적으로 직류 전원을 공급하는 것이다. 최근 몇몇 300W이상을 필요하는 고사양 게이밍 노트북임에도 USB-PD 충전을 지원한다.
PD 1.0과 2.0을 통틀어 5V, 9V, 12V, 15V, 20V의 모든 전압범위를 지원하며, 충전기의 성능에 따라 공급 가능한 전력량이 결정되는 방식이다. 초기의 PD 트리거는 버튼을 눌러 전압을 필요할 때마다 바꾸는 방식이었으나 회로가 노출되어 있어 외부 충격에 취약하다는 단점이 있었다. 전압이 고정된 소형 제품이 다수이므로, 양단에 케이블을 납땜하고 수축튜브로 감싸는 등 DIY로 마감하여 마치 하나의 케이블처럼 사용하는 방식으로 활용되었다.[11] USB-Type-C 숫단자에 바로 회로가 달린 제품이 있는가 하면, 암단자에 회로가 달린 형식이 되어 중간에 USB-Type-C to C 케이블을 꽂아 사용할 수 있는 형태도 있다. 회로에 전압을 선택할 수 있는 조절장치가 있으며, 사용자는 적당히 마감을 하여 전압을 선택하고 적당한 DC출력 케이블을 납땜해 자유롭게 출력을 얻는 방식으로 사용할 수 있다.
이후 마감 과정을 공장에서 먼저 처리하여 별도의 수작업 없이 트리거 회로가 내장된 USB-C to DC젠더 또는 케이블이 발매되었다. 충전대상 기기에서 요구하는 전압, 전력, DC 플러그 구경과 극성을 알면 PD 어댑터를 이용하여 해당 기기를 충전할 수 있는 충전기로 사용할 수 있는 것이다. 이러한 젠더/케이블을 사용하는 기기로는 USB PD를 지원하지 않는 노트북이 대표적인데, 이러한 회로를 사용해서 구형 DC단자를 사용하는 어댑터를 PD 충전기로 대체하는 것도 가능하며, DC단자를 사용하는 여러 가정용 전자기기에 딸려오는 거추장스럽고 긴 파워 서플라이를 떼어버리고 멀티포트 충전기의 유휴 PD 단자를 사용해서 전원을 공급하는 식으로 전원플러그를 확보하는 것도 가능하다.
이를 통해 멀티포트 충전기에 트리거를 물려 하나의 충전기로 유무선 공유기, 초저전력 PC, 셋톱박스 등 아주 고전력을 필요로 하지는 않으나 별도로 직류전원공급장치를 설치해줘야 하는 제품의 전원장치를 대체해버릴 수 있다. 글에선 QC방식 트리거를 사용했으나, PD방식 트리거로도 똑같이 구성이 가능하다. #
일반적인 DC 단자를 이용하는 대부분의 노트북 컴퓨터의 경우 트리거 회로가 내장된 C to DC 케이블/젠더가 판매되는 중으로, 100W 이상의 고전력을 요구하는 게이밍 노트북 등의 특수한 제품군을 제외하면 65W이상의 출력을 지원하는 PD충전기로 노트북을 충전할 수 있게 되어 기존의 벽돌만한 어댑터를 들고 다닐 필요가 없어졌다. 벽돌만한 어댑터를 들고 다니다가 GaN 칩셋이 내장된 초소형 PD충전기로 대체하면 기술발전의 속도에 격세지감도 느낄 수 있다.
물론, 출력이 DC단자로만 된 것만 있는 것은 아니다. 상기된 USB-C 에서 MagSafe로 된 케이블도 트리거의 원리를 이용해 만든것이고, 같은 방식으로 Surface Connect를 달아둔 것도 있다.
또한, PD방식이 아닌 QC방식의 트리거 또한 존재한다. 퀄컴 퀵 차지의 표준 자체가 18W가 한계이고 PD방식과 달리 12V라는 한계점이 있으나 QC 충전기가 고출력 PD충전기에 비해 제조단가가 싸고(최대 출력 자체가 낮기 때문임) 아예 표준규격을 무시하고 전류값을 자유롭게 가변조절하는 중국제 충전기를 사용할 경우 18W를 넘어선 출력을 요구하는 기기에도 그냥 사용할 수 있다.
6. 여담[편집]
- 시중에 USB PD를 지원한다고 했지만, 알고 보면 5V, 20V만 지원하는 충전기들이 존재한다. 초기 노트북 어댑터, 컴퓨터 주변기기 중에서 종종 출몰한다(상단의 USB PD rev.1 문단 참고). 한편, 스마트폰 또는 그 악세서리 중 Type-C 단자가 있는 제품(USB PD를 지원한다고 언급 안하는 제품)들은 5V, 9V만 지원하는 경우들이 많다. 이 두 제품들을 연결하여 충전하면 정작 USB PD 고속충전[12]이 작동하지 않는다.[13]
[해결책] 출력 규격에 5V-2A가 아닌 5V-3A가 적혀있는 충전기를 구입해야 최신 USB PD 제품을 고를 수 있다. PPS 라고 적혀있는 제품을 구입하면 더 확실하다.[14]
- USB PD 발표 이후 현재 출력 전류 및 전압을 표시하는 계기판이 탑재된 케이블이 나오고 있다.# 이런 도구로 충전전력을 실제로 측정을 해본 뒤 여지껏 원효대사 해골물을 마시고 있었다는 것을 깨달을 수 있으며, PD고속충전 요건이 복잡하다보니 이러한 해프닝이 발생하곤 한다. 특히 배터리 잔량(0% vs 80%)에 따라 고속충전 가부가 갈린다면
그때그때 달라요.심히 오해할 여지가 있기도 하다.
7. 관련문서[편집]
이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-11-04 18:56:16에 나무위키 USB PD 문서에서 가져왔습니다.[1] #[2] 삼성전자 EP-TA845 충전기[3] 원래는 정격 출력 5V 2A 이상 일반 스마트폰 용 충전기 혹은 보조배터리를 USB-C 포트에 꽂아 충전할 수 있는 기능이 있다고 홍보가 됐다. 해당 기술이 USB-PD 기술인지는 확인되지 않고 있으나, 제품 출시 이후 이뤄진 테스트 결과 5V 2A 이상의 USB-PD 충전이 완벽히 호환되는 것으로 보인다.[4] 삼성 노트북 9 Always와는 다르게 20V로 입력해야 한다. 최소 19W, 권장 40W를 요구한다.[5] 사실 싱가포르 쪽 IT웹진에서 LG G5부터 퀄컴 QC 3.0과 동시지원된다는 이야기가 솔솔 나오는데 공개행사에서 제대로 언급된 건 V30 ThinQ가 최초이다. 효율은 QC 3.0과 동일한 수준이라고 한다.[6] 2018년 모델부터 삼성과 동일하게 5V 2A부터 지원한다.[7] 100W 규격이다.[8] 주의해야 될 것이 하나 있는데 Nintendo Switch는 USB-PD를 지원하지만 Nintendo Switch와 같이 오는 충전기(AC 어댑터)는 USB PD 3.0 규격이 나오기 전에 만들어졌기 때문에 2.0 규격인 PDO만 지원하며 3.0부터 추가된 PPS를 지원하지 않는다. 충전 규격은 5V 1.5A와 15V 2.97A로 PD 충전이 가능한 대부분의 스마트폰의 최대 전압인 9V를 지원하지 않기 때문에 멋모르고 Nintendo Switch가 아닌 기기에 연결했다가 해당 기기가 15V 충전을 지원하지 않는다면 7.5W로 느리게 충전된다.[9] 2022년 4월 이전 펌웨어를 사용한다면 스팀덱에 15V규격의 최대 출력이 38W이하인 PD충전기를 연결했을 때 스팀덱이 38W를 강제로 공급받으려고 하기 때문에 충전기에 내장된 안전장치가 작동하면서 충전이 차단되거나, 안전장치가 없거나 망가졌을 때의 최악의 상황에는 둘 다 벽돌이 되어버릴 수도 있다.[10] 충전기가 같고, 지원되는 충전 프로토콜이 같아도 기기의 충전능력에 따라서 고속충전량은 다를 수 있으며, iPhone 8은 최대 12W, iPhone 8 Plus/iPhone X의 경우 최대 18W로 충전된다. 대략 30분 충전으로 50%가량이 충전된다. 충전기가 다르면 당연히 충전 속도는 눈에 띄게 차이난다. iPhone의 기본 5W USB 전원 어댑터로는 완전 충전 시간이 180분(3시간)가량 걸리지만 12W USB 전원 어댑터로는 약 110분 정도, 30W USB-C 전원 어댑터로는 100분 정도 걸린다고 한다. 한 기기 내에서도 충전량에 따라서 충전 속도가 조절된다. 이는 배터리를 과열로부터 보호하기 위함이며, 18W 충전은 배터리의 50%까지 구간에서만 구현되고 이후는 12W로 제한되어 충전된다.[11] 그래서 물리적 버튼이 아닌 소프트웨어적 방법으로 전압을 바꿔 필요할 때마다 바꿔 쓸 수 있는 모델도 있다.[12] 다른 규격의 고속충전의 가부는 여기서 논외로 한다. 정품충전기를 사용하면 PD고속충전이 작동하지 않더라도 보조적으로 제조사의 독자 고속충전 기능이 작동할 여지는 있다.[13] 일례로 어떤 제품은 9V의 경우 USB-PD의 9V가 아니라, 퀄컴 퀵차지 9V만 지원하는 경우도 있다. 이 경우 "45W 고출력 USB PD PPS충전기로"는 5V 1A충전이 이루어지고, "15W 출력 충전기"로 9V 1.6A 고속충전이 이루어지는 기현상이 발생되기도 한다.[14] 이 경우 USB micro-B 시절의 옛날 USB 제품들을 고속충전하지 못할 가능성이 높다. 하지만 이미 집에 구형 충전기 여러개가 널려있을테니 개의치 않아도 된다.