USB OTG 장치에서 배터리 충전과 전원 관리

USB On-The-Go(OTG)의 기능은 USB 2.0명세를 포함한 기기들 간의 접속을 규정하고 있다.

USB OTG는 호스트/디바이스의 기능을 둘다 수행할 수 있도록 허용한다.

현재 많은 USB 장치들이 배터리를 가지고 있기 때문에 USB OTG를 구현하기 위해선

배터리를 이용한 USB 전원 공급과 USB 전원을 통한 배터리 충전을 모두 수행할 수 있어야 한다.

USB 통신에서 전원관리는 5단계의 Unit으로 조절한다.

처음에 enumeration을 수행할 때는 1 unit으로 전원을 공급하고

요청이 있으면 이 unit은 5단계까지 높일 수가 있다.

한 unit은 USB 2.0의 경우 100mA이고 USB 3.0의 경우는 150mA이다.

그래서 USB 2.0의 경우 500mA까지 USB 3.0의 경우 900mA까지 공급할 수 있다.

USB OTG에서는 호스트와 디바이스의 관계를 다음과 같이 정의하고 있다.

호스트에 해당하는 A-Device

디바이스에 해당하는 B-Device

A-Device는 VBUS에 전원을 공급해야하고

B-Device는 VBUS를 통하여 전원을 공급받아야 한다.

이 둘의 정의는 USB OTG를 통한 접속이 이루어 질때 결정 되기 때문에

USB OTG를 이용한 전원 회로를 설계할 때는 많은 고민이 필요한다. 

간단히 생각해보면 여러개의 전원 스위치와 제너 다이오드가 필요할 것이다.

USB OTG 명세에서

호스트는 4.4V에서 5.25V사이의 전압의 8mA 전류를 최소한 공급해야한다. 

이동식 기기의 경우 배터리를 통해서 공급해 주어야 한다.

보통 1 cell의 LiPo나 LiIon 배터리를 보통 많이 사용하기 때문에

3.2V~4.2V사이의 전압을 4.4V~5.25V사이로 끌어 올려주는

Step Up 레귤레이터가 추가적으로 필요하다.

그럼 디바이스 모드일 때도 고려해 보면 

VBUS를 통한 전원 배급을 배터리 충전과 기기의 전원 공급에 이용해야 하고

한편으로는 배터리의 전원을 기기에 공급하고 VBUS를 통해서 외부 기기에 전원 공급해야 한다.

전원 설계가 한층 복잡해 진다. 칩하나로 되어 있는게 있을 텐데....