(cache) USB Power Deliveryの規格について調べてみた

USB Power Deliveryの規格について調べてみた

公開日: 2016年11月17日更新日: 2016年11月21日書いた人: はんぺんカテゴリー: PC

USB Power Deliveryという規格がイマイチよくわからなかったので調べてみました。

はじめに

USBの新しい形状であるType-Cは規格が複雑になっており、その影響で”規格外のケーブル”が存在していることはご存じの方も多いのではないでしょうか。

HANPEN-BLOG

USB 3.1やUSB Type-Cの規格について調べてみた

http://hanpenblog.com/usb-31-type-c/

USB Type-CやUSB 3.1という規格の詳細がイマイチわからなかったので調べてみました。はじめにさまざまな機器で採用が広がっているUSBですが、その一方でUSB関係の表記・規格が増えすぎていてわかりにくいというのも事実です。そんなUSB関係の表記・規格ですが、以下...

収束してきたかのように思えた規格外Type-Cケーブル問題ですが、今度はUSB PDの方で悪質な製品が登場してきているようです。

そういった製品を購入してしまわないために、今一度USB Power Deliveryという規格について調べてみました。

USB Power Deliveryとは

USB Power DeliveryとはUSBでの電源供給に関する規格で、最大5A/20V=100Wの給電が可能となっているのが特徴です。

USB PDは今までのUSB規格で最大の、100Wまでの電気を流すことが可能。

従来のUSB規格を大幅に上回る100Wまで流せるということで、MacBookシリーズなどの電源の規格として採用されています。

USB PDの給電能力について

記事執筆時点でUSB PDはRev 3.0まで策定されており、詳細は以下の通りとなっています。

Rev 2.0 / 3.0
	5V	9V	15V	20V
0～15W	最大3A	なし	なし	なし
15～27W		最大3A
27～45W			最大3A
45～60W				最大3A
60～100W				最大5A

所定の電圧で3Aまで出力し、それで足りなくなったら次の電圧に移る、という仕様のようです。

Rev 1.0は？

USB PDには1番最初に策定されたRev 1.0というものも存在しているのですが、実質的には存在しないものとなっています。

というのもRev 1.0が策定されたのは2012年で、Type-Cが策定された2014年よりも前でした。しかしながら2012年の時点で既にType-Cの策定が始まっており、メーカー各社はType-Cの策定完了を待ってからUSB PD対応製品を開発することにしたそうです。(ソース：4Gamer)

そんな事情により、結局USB PD対応製品は2015年のMacBookまで登場しませんでした。そのMacBookですらRev 2.0準拠であるため、実質的にRev 1.0は存在しないものとなっています。

USB PDを利用するには

USB PDを利用する場合、端末・ケーブル・電源(ACアダプタなど)の3つ全てがUSB PDに対応している必要があります。

端末やACアダプタは”USB PD対応”など謳われて販売されているのでわかりやすいのですが、問題はケーブルです。

“3A対応”などと謳われて販売されているC to Cケーブルも多いのですが、同じ3A対応のC to CケーブルでもUSB PDに対応しているものとしていないものがあるので注意する必要があります。

USB PD対応ケーブルについて

USB PD対応かどうか紛らわしいC to Cケーブルですが、さらにUSB PDに対応しているC to Cケーブルの中でもグレードが2種類存在しています。それは“3A対応のケーブル”と、“5A対応のケーブル”です。

ELECOMのケーブルを例にしてみます。まずはUSB3-CCP05NBKというケーブル。HPには以下のように書かれています。

次はUSB3-CC5P05NBKというケーブル。HPにはこのように書かれています。

この2つを比べると、前者は20V/3A、後者は20V/5Aとなっているのがわかるかと思います。

このように同じUSB PD対応ケーブルであっても3A対応のものと5A対応のものがありますので、使用する機器に応じて正しいケーブルを選ぶ必要があります。(面倒だったら5A対応のケーブルを使っておけばOK)

粗悪品が存在している

うまく使えれば便利なUSB PDですが、一部の製品では設計不良により予期せぬ動作を引き起こすようです。

ACアダプタ

一部のACアダプタは30W出力で設計しているにも関わらず「45Wまで出力できます」と端末側へ信号を送る設計になってしまっているようです。(MacBook対応を目標に設計したもののミスっているパターン)

それらはMacBookと組み合わせて使う分には(恐らく)問題ありませんが、MacBook以外の”30W以上を消費する製品”と組み合わせて使用した場合、設計以上の負荷がかかって機器が破損する恐れがあります。

ケーブル

現状ではJ5 createのJUCX03しか確認されていませんので、JUCX03について説明します。

GTrustedによると、JUCX03を使ってMacBookを充電しようとしてもうまくネゴシエーション(認証)されず、USB PDでの充電が行えなかったそうです。

せっかく買っても充電できないのでは意味がありませんので、JUCX03を買うのは避けましょう。

USB PD製品まとめ

粗悪品を意図せず購入してしまわないよう、USB PD対応製品の規格適合・不適合をまとめました。

ACアダプタ

規格適合	メーカー/ブランド	製品名/型番	USB PDでの出力 (最大値)	Amazon.co.jpリンク	メーカー製品ページ	ソース	備考
○	Apple	29W USB-C電源アダプタ (MJ262J/A)	14.5V / 2.0A		Apple	Nathan.K氏
		61W USB-C電源アダプタ (MNF72J/A)	20V / 3.0A		Apple
		87W USB-C電源アダプタ (MNF82J/A)	20V / 4.3A		Apple

△	Anker	PowerPort+ 5 USB-C Power Delivery (ブラック)	20V / 2.25A	Amazon.co.jp	Anker	Nathan.K氏	Split PDO, 30W対応として売られているが、実際の設計は45W対応
△	Anker	PowerPort+ 5 USB-C Power Delivery (ホワイト)	20V / 2.25A	Amazon.co.jp	Anker	Nathan.K氏	Split PDO, 30W対応として売られているが、実際の設計は45W対応

△	dodocool	DA66WUS	15V / 2A		dodocool	Nathan.K氏	Split PDO

	Google	18W USB-C 電源アダプター	9V / 2.0A		Google
	Google	ユニバーサル Type-C 充電器	20V / 3.0A		Google

	LVSUN	LVSUN 45W Type-C急速充電 AC充電器	20V / 2.25A	Amazon.co.jp

	Lumsing	48W 2ポート ACチャージャー	14.5V / 2.0A	Amazon.co.jp

✕	RAVPower	RP-PC017K		Amazon.co.jp	RAVPower	Nathan.K氏	30W出力で設計されているが、端末側には45Wまで出力できると伝えている
✕		RP-PC017B		Amazon.co.jp	RAVPower	Nathan.K氏	同上
✕		RP-PC018			RAVPower	Nathan.K氏	同上

✕	Tenswall	39W USB-C PD チャージャー		Amazon.co.jp		Benson氏	30W出力で設計されているが、端末側には45Wまで出力できると伝えている

	Tronsmart	W2DT	15V / 2.0A		Tronsmart

ケーブル

品質	メーカー/ブランド	製品名/型番	最大電流値	データ転送	長さ	Amazon.co.jpリンク	メーカー製品ページ	ソース
○	Apple	MLL82AM/A	20V / 5A	USB 2.0	2m		Apple	Nathan.K氏

○	Apple (Belkin)	HKK12ZM/A	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	0.5m		Apple	Nathan.K氏
△	Apple (Belkin)	HKK22ZM/A	20V / 3A	USB 2.0	2m		Apple	Nathan.K氏

○	Belkin	USB認証品 F2CU030	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	Belkin
○	Belkin	F2CD081	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	Belkin

	Cable Matters	USB認証品 107002-0.5m	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	0.5m	Amazon.co.jp	Cable Matters
		USB認証品 107012	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	Cable Matters
		USB認証品 107002	20V / 3A	USB 3.1 Gen1	2m	Amazon.co.jp	Cable Matters

	ELECOM	USB認証品 USB3-CC5Pシリーズ	20V / 5A	USB 3.1 Gen2	0.5m / 1.0m	Amazon.co.jp	ELECOM
		USB認証品 USB3-CCPシリーズ	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	0.5m / 1.0m	Amazon.co.jp	ELECOM
		USB認証品 U2C-CC5Pシリーズ	20V / 5A	USB 2.0	0.5～4.0m	Amazon.co.jp	ELECOM

○	J5 create	USB認証品 JUCX01	20V / 5A	USB 3.1 Gen2	0.7m	Amazon.co.jp	J5 create	Nathan.K氏
✕		JUCX03J	20V / 5A	USB 3.1 Gen1	0.9m	Amazon.co.jp	J5 create	GTrusted
✕		JUCX03	20V / 5A	USB 3.1 Gen1	0.9m	Amazon.co.jp	J5 create	GTrusted

○	Plugable	USB認証品 USBC-C100	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	Plugable	Nathan.K氏
		TBT3-40G50CM	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	0.5m	Amazon.co.jp	Plugable
		TBT3-20G1M	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	Plugable
		TBT3-20G2M	20V / 3A	USB 3.1 Gen1	2m	Amazon.co.jp	Plugable

	StarTech	USB認証品 USB31CC1M	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	StarTech
○		TBLT34MM50CM	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	0.5m	Amazon.co.jp	StarTech	Nathan.K氏
		TBLT3MM1M	20V / 3A	USB 3.1 Gen2	1m	Amazon.co.jp	StarTech
		TBLT3MM2M	20V / 3A	USB 3.1 Gen1	2m	Amazon.co.jp	StarTech

Apple製USB PD対応ケーブルについて

MacBook (2015)に同梱されていたUSB PD対応ケーブルは設計上の欠陥により、Appleによる自主交換が発表されています。

欠陥品は型番が「MJWT2AM/A」で正方形の箱に入っており、改善品は型番が「MLL82AM/A」で長方形の箱に変わっています。Appleストア以外の小売店では未だに欠陥品の在庫が残っている可能性もありますので、購入する際は注意してください。

Split PDOとは

AnkerやdodocoolのACアダプタはSplit PDOであると報告されています。(PDO=Power Delivery Object)

Split PDOというのは「充電開始直後としばらく経過した後で、端末に伝わっているUSB PDのプロファイルが異なっている状態」のことらしいです。

例えばAnkerのACアダプタは、充電開始直後は5V/3A、9V/3A、15V/3Aの3つの出力系を端末側へ伝達しているものの、しばらくすると5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/2.25Aの4つに増えているそうです。(ソース：GTrusted)

このSplit PDOは安全性には問題ないものの、USB PDの規格からは外れた挙動なので、相性問題などが発生する可能性があるそうです。

20V/1.5A出力の謎

※個人の勝手な考察です。

一部では20V/1.5A出力対応と称して販売されている製品がありますが、私は「20V/1.5A出力って本当に存在するの？」と疑問に思っています。

上にも載せましたが、USB PDの出力は以下の通りです。

Rev 2.0 / 3.0
	5V	9V	15V	20V
0～15W	最大3A	なし	なし	なし
15～27W		最大3A
27～45W			最大3A
45～60W				最大3A
60～100W				最大5A

また、USB PDの仕様書であるUSB Power Delivery Specification Rev2.0 V1.2には以下のグラフが掲載されています。

この表とグラフによると、出力が20Vに移行するのは45W以上の場合のみです。つまり、20V出力の時は最低でも電流値が2.25Aは超えている(はずである)という事になります。