乱立するスマホ向け急速充電の規格について調べた

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スマートフォン・タブレット向け急速充電の規格が乱立していて分かりにくいので、規格別にどんな仕様になっているのか調べました。

はじめに

一言に急速充電と言っても、USBの規格で定められているものからメーカー独自のものまで、数多くの規格が乱立しています。

具体的には、

  • USB系
  • Quick Charge
  • Apple系
  • PowerIQ系
  • Huawei系
  • その他、海外のスマホで採用されている規格

といった規格です。

これらの規格がどういった仕組みで急速充電を実現しており、利用するためには何が必要なのかについて調べてみました。

事前知識

各規格の解説に入る前に、USBにおける電力供給について簡単に説明しておきたいと思います。

今でこそかなりの電力を供給できるようになったUSBでの電力供給ですが、そもそものUSBの規格では

  • USB 2.0: 2.5W (5V/0.5A)
  • USB 3.0: 4.5W (5V/0.9A)

が供給できる最大の電力となっています。つまり、何らかの給電用規格に対応していない場合は4.5W(5V/0.9A)が供給できる最大の電力ということになります。

しかしながら現在普及しているモバイル機器を調べてみると、4.5Wの2倍以上の電力を供給する給電用規格に対応しているものも珍しくありません。むしろ、『10Wは小さい方』と言っても過言ではないほどモバイル機器へ供給される電力は大きくなっています。

このように大電力化の進むUSBでの電力供給ですが、それを実現している手法は『電圧を上げる』『電流を大きくする』という2つに分類することができます。というより、この2つ以外に方法はありません。中学校の理科でも習うように、電力(W/ワット)は電圧(V/ボルト)と電流(A/アンペア)の掛け算で決まるからです。

そんなわけで『何ボルト何アンペアが流れるのか』というのがスマホの充電では重要になってきますので、そこをハッキリさせながらそれぞれの急速充電規格について説明していきたいと思います。

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USB系

少し上にも書きましたが、USBの世代ごとの給電能力は以下の通りとなります。

USBの世代 給電能力
USB 2.0 5V / 0.5A
USB 3.0 5V / 0.9A
USB 3.1 5V / 0.9A
USB 3.2 5V / 0.9A

これが基本となりますが、スマートフォンの普及とともに以下のような規格が追加で策定されました。

USB Type-C Current

  • 方法: 電流を大きくする (最大3A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ、USB Type-C to USB Type-Cケーブル

USB Type-Cでは従来よりも多くの電気が流せるようになっており、5V/1.5Aを流せるUSB Type-C Current@1.5Aと、5V/3Aをを流せるUSB Type-C Current@3Aという2つの規格が用意されています。

1つ注意が必要なのが、『すべてのUSB Type-Cスマホが対応しているとは限らない』という点です。ほとんどのUSB Type-Cスマホは対応しているはずですが、あくまでUSB Type-C Currentはオプションです。ですので、いざ充電してみたら『アレ……なんか充電遅い??』というオチになる可能性もゼロではありません。(滅多にないとは思いますが)

USB PD

  • 方法: 電圧を高くする、電流を大きくする (最大20V/5A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ、USB Type-C to USB Type-Cケーブル

USB Power Deliveryの略で、最大で100W給電までが規定されています。規格上は20V/5Aまで用意されています。しかしながら現実的には、発熱や安全性といった理由からスマホでは9V/2Aとか15V/1.5A程度での充電となることが多いようです。

公式にUSB PD対応が謳われているスマホはPixelとPixel 2ぐらいであまり数は多くないですが、iPhone 8/8P/XやGalaxy S8/Note8、LG G5/G6/V20/V30、Huawei P10/Mate 9/Mate 10などが非公式に対応しているようなので、実際に利用できる機種は意外と多いです。

USB BC

  • 方法: 電流を大きくする (最大1.5A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ

USB Battery Chargingの略で、最大で7.5W(5V/1.5A)までの給電が可能となります。USB給電のための規格としては古い部類なので、Android/iOSを問わずほとんどのモバイル機器が対応しています。

スマホ黎明期~普及機(2012年前後)にメジャーだった規格なので、USB Type-Cが登場した現在では過去のものとなりつつあります。

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Quick Charge (Qualcomm)

quick-charge

Quick ChargeとはQualcomm社が策定した急速充電の規格で、対応端末と対応ACアダプタを併せて使用することによってQuick Chargeが有効になります。

動作原理

  • 方法: 電圧を高くする (最大12V)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ

Quick Chargeは、電源側で電気を9V等に昇圧してから端末に送ることによって高速な充電を実現しています。

規格を策定したQualcommはAndroidスマホ向けチップ(SoC)を開発している企業なので、基本的にはQualcommのSoCを搭載しているAndroid端末のみがQuick Chargeに対応しています。(一部例外あり)

Quick Chargeのメリットは、どのような端子でも利用できるという点です。規格によってはUSB Type-Cのみというものもありますが、Quick ChargeであればUSB Type-C/MicroUSBどちらであっても急速充電を行うことが出来ます。(もちろんスマホとACアダプタが対応している必要がある)

Quick Chargeのバージョン

Quick Chargeには2.0や3.0といったバージョンがありますが、数字が大きいほど新しいバージョンであり、新しいバージョンの方が充電速度や安全性が向上しているとされています。

Quick Chargeは後方互換性を備えている(QC 3.0に対応していればQC 2.0やQC 1.0にも対応している)ため、スマホだけを買い替えた場合でも同じACアダプタでQuick Chargeを利用することが出来ます。(その時のQCのバージョンは端末とACアダプタのどちらか低い方になる)

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Apple系

iPhone/iPadへの給電は、大きく分けて『Apple独自方式』と『USB PDによる高速充電』の2種類があります。

Apple独自方式

  • 方法: 電流を大きくする (最大2.4A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ

まずApple独自方式のUSB給電ですが、この方式は最大で12W(5V/2.4A)まで出力できます。iPhoneでは5s以前の機種は非対応のようですが、6以降のiPhoneは12W給電に対応しているようです。

この12W給電を利用するには対応しているACアダプタが必要ですが、選ぶのはそう難しくありません。Amazonを探すと『機器に応じて最適な方法で充電!』といった謳い文句で売られているACアダプタがありますが、そういったものを選べばまず間違いなくApple独自の12W給電に対応しています。(もちろん、Apple純正のUSB-A 12W ACアダプタやUSB-C 29W/61W/87W ACアダプタも対応している)

USB PD

  • 方法: 電圧を高くする、電流を大きくする (最大20V/5A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ、MFi認証のあるUSB-C to Lightningケーブル

最近のiPhone/iPadは上記のApple独自12W給電に加えて、USB PDによる高速充電にも対応しています。

2017年10月時点では、

  • iPhone 8/8Plus: 9V/15Vに対応
  • iPad Pro 9.7: 非対応
  • iPad Pro 12.9 (2015): 14.8Vのみに対応
  • iPad Pro 10.5 (2017)/12.9 (2017): 9V/15Vに対応

という対応状況のようです。

一つ注意点としては、iPhone/iPadとACアダプタがUSB PDに対応していることに加えて、MFi認証のあるUSB-C to Lightningケーブルが必要である点が挙げられます。2017年10月時点ではApple純正品のみしか存在していないので、サードパーティ製USB-C to LightningケーブルではUSB PDによる高速充電を行うことが出来ません

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PowerIQ系 (Ankerなど)

PowerIQ

Amazonでは『接続された機器に応じて最適な充電を実現!』といった謳い文句のACアダプタが数多く販売されています。ここではそういったACアダプタを『PowerIQ系』と総称し、説明します。

動作原理

『接続された機器に応じて最適な充電を実現!』などと言われると何か独自の規格のように思えますが、PowerIQ系はUSB給電の規格ではありません。

あくまで接続された端末に応じてUSB BC対応ACアダプタだったりApple 12W給電対応ACアダプタとして振る舞っているだけであり、USB給電用規格の名称ではありません。

PowerIQ系の正体

例としてこのACアダプタ向け電源コントローラICを見て欲しいのですが、特徴として以下の様なことが謳われています。

  • USBバッテリ充電仕様1.2
  • iPod、iPhoneおよびiPadに対応したデバイダ・モード
  • 接続されたデバイスの充電に必要なD+/D–モードを自動的に選択

こういった特徴を持つ電源コントローラICが販売されているということは、このICチップを採用すればどのメーカーであってもPowerIQ系のACアダプタが作れてしまうということです。

「最大2.4Aで充電」と書いてあるPowerIQ系ACアダプタの中身はどれもこういった電源コントローラICのはずなので、どのメーカーのものを買っても充電速度はほぼ同じになるはずです。

Huawei系

FCP

  • 方法: 電圧を高くする (最大9V)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ

Fast Charger Protocolの略です。といっても正式名称ではなく、あくまでインターネット上で勝手にそう呼ばれているだけです。

Quick Chargeと同じく、電圧を5Vより高くすることによってより高速な充電を実現しています。

SCP

  • 方法: 電流を大きくする (最大5A)
  • 必要なもの: 対応スマホ、対応ACアダプタ、対応ケーブル

Mate 9で初めて採用された急速充電規格で、電圧を5Vよりも低くして発熱を抑え、その分大きな電流を流して充電速度を確保しているようです。

supercharge

左がSuperCharge

上に書いたFCPはどんなケーブルでもOKですが、このSCPは最大5Aも流すため、専用ケーブルでないと有効にはなりません。

日本ではマイナーな充電規格

Pump Express (MediaTek)

中華スマホによく採用されているMediaTekが策定した急速充電規格です。MediaTekとQualcommはスマホ用チップで熾烈なシェア争いをしているため、QualcommのQuick Chargeに対抗して策定されたものと推測されます。

Adaptive Fast Charging (Samsung)

Samsung製のデバイスは機種によってSnapdragonを採用している場合と、自社製のExynosを採用している場合の2パターンが存在しています。Snapdragon採用端末はQuick Chargeに対応しているのですが、Exynos採用端末ではSamsung独自のAdaptive Fast Chargingという急速充電規格に対応しているようです。

Adaptive Fast ChargingはQuick Chargeと同様にケーブルの指定は無く、電圧を9Vに昇圧することによって充電速度を早めているようです。

Dash Charge (OnePlus) / VOOC (OPPO)

OnePlusの急速充電規格であるDash Chargeですが、このDash Chargeの中身はOPPOのVOOCという急速充電規格とほぼ同じのようです。(OPPOとOnePlusは親会社が同じ)

Dash Charge/VOOCは、電圧は5Vのまま電流を最大5Aまで大きくすることによって充電速度を早めています。

HuaweiのSuperChargeと同様に端末・ACアダプタ・ケーブルのすべてが対応していないと有効にならないので、安全性は確保されていると思います。

TurboPower (Motorola)

2015年までのMotorola端末についてはTurboPower=Quick Chargeという認識でよかったのですが、2016年以降のMotorola端末についてはそのパターンに当てはまらない場合があるようです。というのも、どうやらMoto Zに付属しているTurboPower30充電器の最大出力が5V/5.7Aらしく、どう考えてもQuick Chargeの規格ではありません。

詳細は不明ですが、Motorola端末の中には独自の急速充電規格を採用した例があるようです。

BoostMaster (ASUS)

ZenFone 2はBoostMasterという急速充電の規格に対応していますが、ASUSが勝手に名前を付けただけで中身はただのQuick Chargeのようです。Quick Charge対応端末の一覧(pdf)にもZenFone 2が載っています。

1つ謎なのが、ZenFone 2はSnapdragonではなくIntel Atomを採用しているという点です。QC用チップを追加で載せたりでもしたのでしょうか。

所感

充電器をいくつも用意するのが面倒なので、スマホもノートPCもUSB PDに統一して欲しいです。