USB 커넥터 및 플러그

커넥터 속성

유용성과 방향

USB 위원회가 지정하는 커넥터는 USB의 기본 목표를 지원하고 컴퓨터 업계에서 사용해 온 많은 커넥터에서 얻은 교훈을 반영합니다. 호스트나 장치에 장착된 커넥터를 콘센트라고 하며, 케이블에 연결된 커넥터를 플러그라고 합니다. 표준에서는 연장 케이블의 사용을 방지하기 위해 이를 의도적으로 정의합니다. 공식 USB 사양 문서에서도 정기적으로 플러그를 나타내는 남성과 콘센트를 나타내는 여성이라는 용어를 정의합니다.

설계상 USB 플러그를 콘센트에 잘못 삽입하는 것은 어렵습니다. USB 사양에는 필요한 USB 아이콘이 USB 플러그의 "상부"에 양각으로 새겨져 있어야 한다고 명시되어 있습니다. 이는 "...쉬운 사용자 인식을 제공하고 결합 과정 중 정렬을 용이하게 합니다." 또한 사양에는 "권장" "제조업체 로고"(도면에는 "각인", 본문에는 지정되지 않음)가 USB 아이콘 반대쪽에 있음을 보여줍니다. 사양에는 "USB 아이콘도 각 콘센트 옆에 위치합니다. 콘센트는 결합 프로세스 중에 플러그의 아이콘이 보이도록 방향을 조정해야 합니다."라고 명시되어 있습니다. 그러나 사양에서는 사용자의 눈높이와 비교하여 장치의 높이를 고려하지 않으므로 책상 위의 컴퓨터에 결합되었을 때 "보이는" 케이블의 측면은 사용자가 서 있는지 또는 서 있는지에 따라 달라질 수 있습니다. 무릎을 꿇고.

USB 연장 코드

케이블을 어느 쪽이든 위로 꽂을 수 있으면 사용성이 더 좋았을 것이지만, 원래 디자인에서는 제조 비용을 최대한 낮추기 위해 이를 생략했습니다. 원래 USB 디자인 팀에 참여했던 Ajay Bhatt는 케이블을 어느 쪽으로든 삽입할 수 있도록 새로운 디자인을 연구하고 있습니다. 새로운 리버서블 플러그는 현재 USB 3.0 Micro-B 커넥터보다 훨씬 작습니다. Type-C라고 하며 기존 USB 3.1 사양에 추가로 도입되어야 합니다.

USB 케이블을 삽입하거나 제거할 때는 적당한 힘만 필요합니다. USB 케이블과 소형 USB 장치는 소켓의 잡는 힘으로 제자리에 고정됩니다(나사, 클립 또는 다른 커넥터에 필요한 엄지손가락 회전이 필요 없음).

전력 사용 토폴로지
표준 커넥터는 USB 네트워크의 방향성 토폴로지를 시행하기 위해 의도적으로 고안되었습니다. 즉, 전원을 공급하는 호스트 장치의 유형 A 커넥터와 전원을 끌어오는 대상 장치의 유형 B 커넥터입니다. 이는 사용자가 두 개의 USB 전원 공급 장치를 실수로 서로 연결하여 단락, 위험한 높은 전류, 회로 오류 또는 심지어 화재가 발생할 수 있는 것을 방지하기 위한 것입니다. USB는 순환 네트워크를 지원하지 않으며 호환되지 않는 USB 장치의 표준 커넥터 자체는 호환되지 않습니다.

그러나 A-to-A, B-가 필요한 다목적 USB 연결(예: 스마트폰의 USB On-The-Go 및 USB 전원 Wi-Fi 라우터)의 출현으로 이러한 방향성 토폴로지 중 일부가 손실되었습니다. to-B, 때로는 Y/스플리터 케이블. 자세한 요약 설명은 아래 USB On-The-Go 커넥터 섹션을 참조하세요.

내구성
표준 커넥터는 견고하게 설계되었습니다. USB는 핫플러그가 가능하기 때문에 커넥터는 다른 커넥터보다 더 자주 사용되며 아마도 덜 주의를 기울일 것입니다. 이전의 많은 커넥터 설계는 깨지기 쉬웠으며 내장된 구성 요소 핀이나 구부러지거나 부러지기 쉬운 기타 민감한 부품을 지정했습니다. USB 커넥터의 전기 접점은 인접한 플라스틱 텅으로 보호되며 전체 연결 어셈블리는 일반적으로 금속 덮개로 보호됩니다.

커넥터 구조는 내부에 있는 4개의 커넥터 중 하나가 전기적으로 접촉하기 전에 항상 플러그의 외부 피복이 콘센트의 해당 부분과 접촉하도록 보장합니다. 외부 금속 피복은 일반적으로 시스템 접지에 연결되어 손상을 주는 정전기를 소멸시킵니다. 또한 이 인클로저 설계는 짝을 이루는 커넥터 쌍(다른 방식으로 꼬인 데이터 쌍이 병렬로 이동할 때 유일한 위치)을 통해 이동하는 동안 USB 신호에 대한 전자기 간섭으로부터 어느 정도 보호를 제공합니다. 또한 필요한 전원 및 공통 연결 크기로 인해 시스템 접지 후 데이터 연결 전에 이루어집니다. 이러한 유형의 단계별 메이크 브레이크 타이밍을 통해 전기적으로 안전한 핫 스와핑이 가능합니다. ^[41]

최신 Micro-USB 리셉터클은 리셉터클과 플러그 사이의 삽입 및 제거 주기를 최대 10,000회까지 수행할 수 있도록 설계되었습니다. 이는 표준 USB의 경우 1,500회, Mini-USB 리셉터클의 경우 5,000회입니다. 이는 잠금 장치를 추가하고 리프 스프링 커넥터를 잭에서 플러그로 이동하여 가장 응력을 많이 받는 부분이 연결의 케이블 쪽에 위치하도록 함으로써 달성됩니다. 이러한 변경은 더 비싼 마이크로 USB 장치 대신 저렴한 케이블의 커넥터가 가장 많이 마모되도록 하기 위해 이루어졌습니다.

호환성
USB 표준은 다양한 공급업체 커넥터의 물리적 비호환성을 최소화하기 위해 호환 USB 커넥터에 대해 상대적으로 느슨한 허용 오차를 지정합니다. 일부 다른 커넥터 표준에 존재하는 약점을 해결하기 위해 USB 사양에서는 플러그 주변 영역의 연결 장치 크기에 대한 제한도 정의합니다. 이는 커넥터의 케이블 스트레인 릴리프 메커니즘(일반적으로 케이블 외부 절연체와 일체형 몰딩)의 크기로 인해 장치가 인접한 포트를 차단하는 것을 방지하기 위해 수행되었습니다. 호환 장치는 크기 제한에 맞거나 크기 제한을 준수하는 확장 케이블을 지원해야 합니다.

일반적으로 케이블에는 플러그만 있고 호스트와 장치에는 콘센트만 있습니다. 호스트에는 거의 보편적으로 유형 A 콘센트가 있고 장치에는 유형 B 유형이 있습니다. 유형 A 플러그는 유형 A 콘센트에만 결합되고 유형 B는 유형 B와 결합됩니다. 의도적으로 물리적으로 호환되지 않습니다. 그러나 USB On-The-Go라는 USB 표준 사양의 확장을 통해 단일 포트가 장치의 소켓에 연결되는 케이블 끝을 선택하여 호스트 또는 장치로 작동할 수 있습니다. 케이블이 연결되고 장치가 통신한 후에도 프로그램 제어에 따라 두 장치의 끝이 "교환"될 수 있습니다. 이 기능은 USB 링크가 한 인스턴스에서는 장치로 PC의 호스트 포트에 연결되지만 다른 인스턴스에서는 호스트 자체로 키보드 및 마우스 장치에 연결될 수 있는 PDA와 같은 장치를 위한 것입니다.

USB 3.0 커넥터
이 부분의 본문은 USB 3.0 이전 버전과의 호환성입니다.
USB 3.0과 USB 2.0의 유형 A 플러그와 콘센트는 상호 운용되도록 설계되었습니다. USB 3.0의 유형 B 플러그 및 콘센트는 USB 2.0의 것보다 약간 더 큽니다. 따라서 USB 2.0 Type B 플러그는 USB 3.0 Type B 소켓에 맞을 수 있지만 그 반대는 불가능합니다.

커넥터 유형

왼쪽에서 오른쪽으로 USB 커넥터 유형(센티미터 단위 눈금자): Micro-B 플러그, UC-E6 전용(USB 아님) 플러그, Mini-B 플러그, Standard-A 콘센트(거꾸로), Standard-A 플러그, Standard- B 플러그
사양이 진행되는 동안 추가된 일부를 포함하여 여러 유형의 USB 커넥터가 있습니다. 원래 USB 사양에는 표준 A 및 표준 B 플러그와 콘센트가 자세히 설명되어 있습니다. 케이블 연결을 양쪽 끝에서 플러그로 끝낼 수 있고 사용자가 한 컴퓨터 콘센트를 다른 컴퓨터 콘센트에 연결하는 것을 방지하려면 B 커넥터가 필요했습니다. USB 2.0 사양에 대한 첫 번째 엔지니어링 변경 공지에는 Mini-B 플러그와 콘센트가 추가되었습니다.

왼쪽에서 오른쪽으로 USB 커넥터 유형(센티미터 단위 눈금자): Micro-B 플러그, UC-E6 전용(USB 아님) 플러그, Mini-B 플러그, Standard-A 콘센트(거꾸로), Standard-A 플러그, Standard- B 플러그

표준 A 플러그의 데이터 커넥터는 외부 전원 커넥터에 비해 실제로 플러그에 움푹 들어가 있습니다. 이를 통해 전원이 먼저 연결될 수 있으며, 장치의 전원이 먼저 켜진 다음 데이터를 전송하여 데이터 오류를 방지할 수 있습니다. 일부 장치는 데이터 연결 여부에 따라 다른 모드로 작동합니다. 이러한 연결 차이는 커넥터를 부분적으로만 삽입하여 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 배터리 구동 MP3 플레이어는 파일 전송 모드로 전환되어 USB 플러그가 완전히 삽입되어 있는 동안 MP3 파일을 재생할 수 없습니다. 그러나 전원 슬롯이 완전히 삽입되도록 플러그를 일부만 삽입하여 USB 전원을 사용하여 MP3 재생 모드에서 작동할 수 있습니다. 데이터 슬롯이 연결되지 않는 동안 연결하십시오. 이를 통해 케이블에서 전원을 공급받으면서 해당 장치를 MP3 재생 모드로 작동할 수 있습니다.

충전 전용 기능을 안정적으로 활성화하기 위해 최신 USB 액세서리 주변 장치에는 이제 호스트 포트에 전원 연결을 제공하지만 데이터 연결은 제공하지 않는 충전 케이블이 포함되어 있으며, 변환기 장치에서 전원을 공급하는 가정용 및 차량용 충전 도크 모두 사용할 수 있습니다. 호스트 장치 및 데이터 핀을 사용하면 가능한 모든 USB 장치를 표준 USB 케이블로 충전하거나 작동할 수 있습니다.

표준 커넥터

USB 커넥터 표준 A/B의 핀 구성, 플러그 전면/끝을 들여다본 모습
USB 2.0 표준 A 유형의 USB 플러그는 USB 호스트 또는 허브의 "다운스트림 포트" 콘센트에 삽입되는 평평한 직사각형이며 전원과 데이터를 모두 전달합니다. 이 플러그는 USB 연결을 통해 키보드나 마우스를 컴퓨터에 연결하는 케이블과 같이 장치에 영구적으로 연결된 케이블에서 자주 볼 수 있습니다.

USB 커넥터 표준 A/B의 핀 구성, 플러그 전면/끝을 들여다본 모습

USB 연결은 반복적인 연결과 분리로 인해 연결이 느슨해지면서 결국 마모됩니다. USB-A 수 커넥터의 수명은 약 1,500회 연결/분리 주기입니다.

외부 모서리가 경사진 사각형 모양의 표준 B 플러그는 일반적으로 프린터와 같이 탈착식 케이블을 사용하는 장치의 "업스트림 콘센트"에 연결됩니다. 일부 장치에서는 유형 B 콘센트에 데이터 연결이 없으며 업스트림 장치의 전원을 수용하는 데에만 사용됩니다. 이 두 커넥터 유형 구성(A/B)은 사용자가 실수로 전기 루프를 생성하는 것을 방지합니다.

미니 및 마이크로 커넥터

USB 미니 A(왼쪽) 및 USB 미니 B(오른쪽) 플러그
디지털 카메라, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 소형 장치에는 다양한 커넥터가 사용되었습니다. 여기에는 현재 더 이상 사용되지 않는(즉, 인증이 취소되었지만 표준화된) Mini-A 및 Mini-AB 커넥터가 포함됩니다(Mini-B 커넥터는 여전히 지원되지만 OTG(On The Go, 즉 모바일) 규격은 아님).[45] Mini-B USB 커넥터는 Blackberry와 같은 초기 데이터 전화기 및 PDA와 데이터를 주고받는 표준이었습니다.

Mini-A 및 Mini-B 플러그의 크기는 약 3 x 7mm입니다. 마이크로 USB 플러그는 너비가 비슷하고 두께가 약 절반이므로 더 얇은 휴대용 장치에 통합할 수 있습니다. micro-A 커넥터는 6.85 x 1.8mm이고 최대 오버몰드 크기는 11.7 x 8.5mm입니다. micro-B 커넥터는 6.85 x 1.8mm이고 최대 오버몰드 크기는 10.6 x 8.5mm입니다.

Micro-USB 커넥터는 2007년 1월 4일 USB-IF에서 발표되었습니다. Micro B USB 커넥터의 최대 전류 정격은 핀당 1A, 핀 1과 5의 경우 1.8A, 핀 2의 경우 0.5A입니다. 3, 4. Mini-A 커넥터와 Mini-AB 리셉터클 커넥터는 2007년 5월 23일에 더 이상 사용되지 않습니다. 현재 사용 가능한 많은 장치와 케이블이 여전히 미니 플러그를 사용하고 있지만 최신 Micro 커넥터가 널리 채택되고 있으며 2010년 12월 현재 그들은 가장 널리 사용됩니다. 더 얇은 마이크로 커넥터는 스마트폰, PDA, 카메라를 포함한 새로운 장치의 미니 플러그를 대체하기 위한 것입니다. 마이크로 플러그 설계는 최소 10,000회의 연결-분리 주기를 보장합니다. 이는 미니 플러그 설계보다 훨씬 더 높은 수치입니다. 또한 장치의 기계적 마모를 줄이도록 설계되었습니다. 대신 교체하기 쉬운 케이블은 연결 및 분리 시 기계적 마모를 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 범용 직렬 버스 마이크로 USB 케이블 및 커넥터 사양은 Micro-A 플러그, Micro-AB 소켓(Micro-A 및 Micro-B 플러그 모두 수용), Micro-B 플러그 및 소켓의 기계적 특성을 자세히 설명합니다. 표준 A 콘센트에서 Micro-A 플러그 어댑터로 연결됩니다.

휴대폰 통신업체 그룹인 OMTP(Open Mobile Terminal Platform)는 2007년에 마이크로 USB를 모바일 장치의 데이터 및 전원용 표준 커넥터로 승인했습니다. 또한 2009년 10월 22일 ITU(국제전기통신연합)도 마이크로 USB를 승인했다고 발표했습니다. 는 "에너지 효율적인 단일 충전기로 모든 휴대전화에 적합한 새로운 휴대폰 솔루션"으로 마이크로 USB를 범용 충전 솔루션으로 채택하고 다음과 같이 덧붙였습니다. "마이크로 USB 인터페이스를 기반으로 하는 UCS 충전기에는 4성급 이상의 효율성도 포함되어 있습니다. 정격 — 정격이 없는 충전기보다 최대 3배 더 에너지 효율적입니다."

유럽 ​​표준화 기관인 CEN, CENELEC 및 ETSI(OMTP/GSMA 제안과 무관)는 마이크로 USB를 기반으로 EU에서 판매되는 스마트폰에 사용할 수 있는 공통 외부 전원 공급 장치(EPS)를 정의했습니다.14 세계 최대 휴대폰 제조업체가 서명했습니다. EU의 공통 EPS 양해각서(MoU). 최초 MoU 서명자 중 하나인 Apple Inc.는 Apple의 독점적인 30핀 독 커넥터 또는 (나중에) "Lightning" 커넥터가 장착된 iPhone에 대해 Common EPS MoU에서 허용된 대로 마이크로 USB 어댑터를 사용할 수 있도록 합니다.

USB On-The-Go 커넥터
이 부분의 본문은 USB On-The-Go입니다.

현재 모든 USB OTG(On-The-Go) 장치에는 단 하나의 USB 커넥터인 Micro-AB 소켓만 있어야 합니다. 이 콘센트는 Micro-USB1.01에 정의된 모든 합법적인 케이블 및 어댑터에 연결된 Micro-A 및 Micro-B 플러그를 모두 수용할 수 있습니다. Micro-USB가 개발되기 전에는 USB On-The-Go 장치가 동일한 작업을 수행하기 위해 Mini-AB 소켓을 사용해야 했습니다.

A-플러그가 삽입된 OTG 장치는 A-장치라고 하며 필요할 때 USB 인터페이스에 전원을 공급하는 역할을 하며 기본적으로 호스트 역할을 합니다. B 플러그가 삽입된 OTG 장치를 B 장치라고 하며 기본적으로 주변 장치 역할을 합니다. 플러그가 삽입되지 않은 OTG 장치는 기본적으로 B 장치로 작동합니다. B 장치의 애플리케이션에 호스트 역할이 필요한 경우 호스트 협상 프로토콜(HNP)을 사용하여 호스트 역할을 B 장치로 일시적으로 이전합니다.

주변 장치 전용 B 장치 또는 표준/내장형 호스트에 연결된 OTG 장치는 케이블에 의해 고정된 역할을 갖습니다. 이러한 시나리오에서는 케이블을 한 방향으로만 연결하는 것이 가능하기 때문입니다.

케이블 플러그(USB 1.x/2.0)

케이블에는 플러그 쌍이 있습니다.

비표준

특정 독점 목적으로 존재하며 대부분의 경우 USB-IF 호환 장비와 상호 운용되지 않습니다. 그러나 사용자 환경 전송 케이블과 같이 중앙에 한 쌍의 장치처럼 작동하는 회로가 있는 호환 A-A 케이블이 있습니다.

두 개의 플러그로 구성된 위의 케이블 어셈블리 외에도 Micro-A 플러그와 Standard-A 소켓이 있는 "어댑터" 케이블은 USB 사양과 호환됩니다. 다른 커넥터 조합은 호환되지 않습니다.

더 이상 사용되지 않음

Mini-A 커넥터가 있는 일부 구형 장치 및 케이블은 USB-IF 인증을 받았습니다. Mini-A 커넥터는 더 이상 사용되지 않습니다. 새로운 Mini-A 커넥터가 없으며 Mini-A 또는 Mini-AB 소켓도 인증되지 않습니다.

케이블 플러그(USB 3.0)

참조: USB 3.0 커넥터

USB 3.0 마이크로-B 플러그
참조: USB 3.0 커넥터
USB 3.0에는 새로운 Micro-B 케이블 플러그가 도입되었습니다. 오른쪽 사진을 참조하세요. 이는 표준 USB 1.x/2.0 Micro-B 케이블 플러그와 측면에 "스택"된 추가 5핀 플러그로 구성됩니다. 이러한 방식으로 USB 3.0 Micro-A 호스트 커넥터는 USB 1.x/2.0 Micro-B 케이블 플러그와의 하위 호환성을 유지했습니다.

USB 3.0 마이크로-B 플러그

핀아웃
참조: USB 3.0 핀아웃
USB는 USB 2.0 변형용 차폐선 4개를 사용하는 직렬 버스입니다. 2개는 전원용(VBUS 및 GND)이고 2개는 차동 데이터 신호용(D+ 및 D- 핀아웃으로 표시됨)입니다. NRZI(Non-Return-to-Zero Inverted) 인코딩 체계는 호스트 및 수신기 클럭을 동기화하는 동기화 필드와 함께 데이터 전송에 사용됩니다. D+ 및 D- 신호는 연선으로 전송되어 USB 2.0에 반이중 데이터 전송을 제공합니다.

USB 3.0 변형에는 두 개의 꼬인 쌍으로 구성되고 증가된 속도의 전이중 데이터 전송을 포함하여 다양한 개선 사항을 제공하는 추가 전선이 있습니다.

USB 1.x/2.0 표준 핀아웃

USB 1.x/2.0 미니/마이크로 핀아웃

독점 커넥터 및 형식
개인 전자 장치 제조업체는 기술적 또는 마케팅상의 이유로 제품에 USB 표준 커넥터를 포함하지 않을 수 있습니다. 일부 제조업체는 장치를 USB 표준 포트에 물리적으로 연결할 수 있는 독점 케이블을 제공합니다. USB 표준 포트가 있는 독점 포트 및 케이블의 전체 기능은 보장되지 않습니다. 예를 들어 일부 장치는 배터리 충전에만 USB 연결을 사용하고 데이터 전송 기능을 구현하지 않습니다.

그림 물감
포트와 커넥터는 다양한 기능을 구별하기 위해 색상으로 구분되는 경우가 많습니다. 이러한 색상은 USB 사양의 일부가 아니며 제조업체마다 다를 수 있습니다.
[인용 필요]