USB Type-C용 PCB 레이아웃 가이드라인
USB Type-C용 PCB 레이아웃 가이드라인
USB Type-C 소개
USB Type-C (USB-C)는 장치 연결과 충전을 위한 범용 연결 표준입니다. 최신 USB 인터페이스의 진화로서, USB-C는 뒤집어 사용할 수 있는 플러그, 더 빠른 데이터 전송 속도, 그리고 더 높은 전력 공급 능력을 제공합니다. 또한, USB Type-C는 오디오 및 비디오 신호를 전송할 수 있으며, 모니터, 외부 저장 장치, 충전기 등 다양한 액세서리와 호환됩니다.
USB Type-C의 특징
양면 플러그 방향 : 기존의 USB 인터페이스와 달리, USB Type-C는 어느 방향으로든지 삽입할 수 있어 방향에 대해 신경 쓸 필요가 없습니다.
고속 데이터 전송 : USB Type-C는 USB 3.1과 Thunderbolt 3의 높은 데이터 전송 속도를 지원하여, 빠른 파일 전송과 원활한 비디오 재생을 가능하게 합니다.
전력 공급 : USB Type-C는 더 높은 전력 공급을 지원하여 노트북, 태블릿 등과 같은 고출력 장치를 충전할 수 있습니다.
다용도성 : USB Type-C는 오디오 및 비디오 신호를 전송할 수 있으며, 모니터, 외장 하드 드라이브, 충전기 등의 다양한 액세서리를 지원합니다.
신호 아이콘
USB Type-C 커넥터는 총 24개의 핀을 포함하고 있습니다. 아래 두 이미지는 USB Type-C 리셉터클과 플러그의 핀 배열을 각각 보여줍니다.
USB Type-C 인터페이스를 위한 PCB 설계 요구사항
USB Type-C 배치 설계 :
● ESD 및 공통 모드 초크(인덕터) 부품은 Type-C 인터페이스 근처에 이 순서로 배치해야 합니다 : ESD → 공통 모드 초크(인덕터) → 커패시터. 납땜 후 상황을 고려하여 Type-C에서 일정 거리를 유지하십시오.
● TX 신호선의 결합 커패시터는 인터페이스 근처에 배치하고, RX 신호선의 결합 커패시터는 장치 끝에 배치해야 합니다.
● 전압 조정기도 커넥터에 최대한 가깝게 배치해야 합니다.
라우팅 설계 :
신호 간섭을 방지하기 위해, 고속 USB 차동 라인과 디지털 신호 라인은 다른 트레이스와 충분히 떨어뜨려 배치해야 하며, 고속 USB 신호 라인에서는 비아와 급격한 코너의 사용을 최소화해야 합니다. 임피던스 제어를 유지하고 신호 반사를 방지하는 것이 중요합니다.
신호 반사와 임피던스 불연속성을 줄이기 위해 90° 코너 라우팅을 금지하고, 대신 두 개의 45° 코너 또는 곡선을 사용하는 것이 좋습니다.
크리스털 오실레이터, 결정, 클럭 합성기, 자성 장치 및 클럭 멀티플라이어 IC의 하단에 신호 라인을 배치하는 것을 피해야 합니다. 짧은 스텁 사용을 피하되, 필요할 경우 스텁 길이가 200밀을 넘지 않도록 합니다.
고속 신호 라인을 가능한 한 동일한 레이어에서 라우팅하는 것이 좋습니다. 트레이스의 리턴 경로가 끊김 없는 완전한 미러 플레인을 가지는지 확인하는 것이 중요하며, 가능한 경우 GND 플레인을 선택해야 합니다. 인덕턴스와 신호 복사를 줄이기 위해, 미러 플레인의 분할 라인을 교차하는 트레이스를 피해야 합니다.
CC1과 CC2는 케이블 연결 및 제거 감지, 소켓/플러그 방향 감지, 전류 전달 등 여러 기능을 수행하는 중요한 핀입니다. 이러한 핀을 라우팅할 때는 굵은 라우팅이 필요합니다.
다음 다이어그램은 CC1과 CC2 핀이 소켓/플러그의 방향을 어떻게 나타내는지 보여줍니다. 이 다이어그램에서 DFP는 다운스트림 포트를 나타내며, 이는 데이터 전송 중 호스트 또는 전원 공급원의 역할을 합니다. UFP는 업스트림 포트를 나타내며, 이는 호스트 또는 전력 소비 장치에 연결됩니다.
차동 신호 라우팅 :
Type C 차동 트레이스의 임피던스는 90옴 ±10%로 제어되어야 합니다. 임피던스의 연속성을 유지하고, 신호 경로가 분할되지 않도록 참조 평면을 적절히 유지하며, 신호 비아를 통한 레이어 변경 횟수를 최대 2회로 제한하는 것이 중요합니다.
고속 USB 신호 라인이 고속 클록 라인 및 AC 신호 라인과 평행하게 배치된 경우, 혼선(crosstalk)을 최소화하기 위해 해당 신호 라인의 길이를 줄이거나 이들 간의 간격을 넓히십시오.
차동 신호 라인과 다른 신호 트레이스 사이의 간격은 최소 50밀리인치(mil)를 유지해야 합니다. 밀접 결합 모드를 적용하고 소프트웨어 계산을 통해 트레이스 간격과 폭을 결정하십시오.
차동 신호의 간격과 길이 매칭을 일관되게 유지하며, 최대 길이 차이는 200밀리인치(mil)를 넘지 않도록 해야 합니다.
CC1과 CC2는 케이블 연결 및 제거 감지, 소켓/플러그 방향 감지, 전류 전송 등 여러 중요한 기능을 가진 핀입니다. 이러한 핀들을 라우팅할 때는 반드시 굵게 라우팅해야 합니다.