USBパワーデリバリー(USB PD)とは何ですか?

ほとんどの電子ガジェットは USB から充電する可能性が高くなりますが、当初は多くの電力を供給するように設計されていませんでした。 USB Power Delivery (PD) はこれを大きく変え、電力を大量に消費するデバイスを USB で使用できるようにしました。

標準のUSB電源は少し弱い

標準の USB 電源仕様では、あまり電力を供給できません。デバイスが呼び出すことができるさまざまな USB 電源規格があります。どちらが利用できるかは、コントローラー、ケーブル、デバイスがすべてサポートしている USB 規格の種類によって異なります。たとえば、USB 3.2 Gen x2 は最大 7.5 W を提供しますが、USB 3.0 は 4.5 W を提供します。

USB には、デバイスに最大 25 W の電力を供給できる特別なバッテリ充電規格があり、充電器が 3 A の電流を供給できると仮定すると、標準の USB-C は最大 15 W の電力を供給できます。

USB 電源規格がこれほど制限されているのはなぜですか?答えはやや複雑ですが、ここでの共通点は、これらの規格はすべて、最新の USB-C 規格であっても、わずか 5V で動作するということです。供給できる総ワット数は電圧と電流の積であるため、5V でより多くのワット数を供給するには、電流を増やすしかありません。ただし、アンプが増加すると、より太い配線が必要になるなど、さまざまな問題が発生します。もちろん、電流レベルはすぐに危険になる可能性があります。

USB バッテリー充電 (BC) 2 は、5V および 5A で最大のワット数 (合計 25W) を提供します。急速充電可能なスマートフォン、タブレット、最新のラップトップは、その数を簡単に満たし、それを超える可能性があります。これに対処するために、かなりの数の独自の USB 高速充電方法が開発されており、USB PD は、業界標準の方法で増大する電力需要に対応する方法として存在します。

USB Power Delivery が電圧を追加

Micro-USB で動作する USB Power Delivery の最初のバージョンは 3A で 60W を提供しました。これは、20V も供給していることを意味します。これは、基本レベルの USB 規格の 4 倍です。 USB Type-A/B の PD 1.0 はこれを 5A に引き上げ、100W の電力を提供します。

USB-C Power Delivery には 2 つの電力レベルがあります。 USB-C 経由の PD 2.0 および 3.0 の電力定格は、Type-A/B コネクタ経由の PD 1.0 と同じ 100W です。ただし、Power Delivery 3.1 は、電圧を高めることにより、なんと 240W の電力を提供します。

USB PD の電流は 5A を超えることはありませんが、電圧は規格の最大電力制限までデバイスのニーズを満たすように動的に構成できます。

デバイスハンドシェイク

USB PD 充電器がデバイスに接続すると、デバイスに必要な電力を尋ねる「ハンドシェイク」が実行されます。 USB PD は、5V、9V、15V、20V、28V、36V、48V の 7 つの電圧レベルをサポートします。

USB PD の最新リビジョンでは、デバイスは 15V から始まる中間電圧を要求できます。 USB PD 電源に複数の周辺機器が接続されている場合、各デバイスは必要な量の電力のみを取得します。デバイスがより多くの電力を必要とする場合、必要な期間だけ電力を供給し、その後、より低い電力使用レベルに戻ります。

ケーブルは重要です

見落とされがちですが、デバイスと USB PD 充電器の間にあるケーブルは重要なコンポーネントです。電力はケーブルが処理できる速度でのみ流れることができます。 USB PD 規格には、致命的な結果をもたらす可能性のあるケーブルの過熱を防ぐために、厳格な安全制限が設けられています。

言い換えれば、使用しているケーブルがサポートしている場合、100W や 240W などの特定のレベルの電力のみを得ることができます。これは通常、ケーブルの仕様に示されていますが、実際には、充電器とデバイスは、チェーン内の最も弱いリンクが処理できる最速の電力レートをネゴシエートします。充電器、ケーブル、デバイスのいずれであっても。