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非常にわかりにくいので、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
iPhone/iPadの急速充電
PowerIQ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。

これらの規格がどのような条件で有効になり、どういった仕組みで急速充電を実現しているのかについて調べてみました。

USB系

まず、USBの世代ごとの給電能力をまとめると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 Gen1 5V / 0.9A
USB 3.1 Gen2 5V / 0.9A

上の表が基本仕様となりますが、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

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、従来のUSB規格を上回る5V/1.5Aや5V/3Aといった給電の規格が用意されています。

USB PD

USB Power Deliveryの略で、最大で5A/20V給電までが規定されています。スマートフォンで採用された例もありますが、基本的にはノートPC等で採用されている規格です。

USB BC

USB Battery Chargingの略で、最大で1.5A/5Vまでの給電が可能となります。一昔前のAndroid端末で急速充電と言うとUSB BCのことを指したのですが、より高速な充電方法の需要が高まったため、様々な独自規格が生まれました。

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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。

QCの動作原理

ACアダプタ側で電気を9V等に昇圧してから端末に送り、その電気を端末側で4.2Vまで降圧することによって高速な充電を実現しています。

中学校の理科で習う電流(アンペア) x 電圧(ボルト) = 電力(ワット)という原理を利用し、同じ電流値でも電圧を高くすることによって通常よりも多くの電力を端末へと送っています。

QCの世代について

記事執筆時点でQC 1.0、QC 2.0、QC 3.0の3つが策定されていますが、QCは後方互換性を持っているので基本的に新しければ新しいほど良いです。(QC 3.0に対応していればQC 2.0やQC 1.0にも対応しているということ)

規格ごとの電流・電圧値および対応Snapdragonは以下の通りとなります。

電流値 電圧値 電力 対応Snapdragon
Quick Charge 1.0 最大2A 5V 最大10W 600
Quick Charge 2.0 Class A 最大3A 5V / 9V / 12V MicroUSB – 最大24W
Type-C – 最大36W
Standard-A – 最大36W
810, 808, 805, 801, 800
615, 610
425, 415, 410, 400
212, 210, 208, 200
Quick Charge 2.0 Class B 最大3A 5V / 9V / 12V / 20V MicroUSB – 最大36W
Type-C – 最大60W
Standard-A – 最大60W
Quick Charge 3.0 最大3A 3.6V~20V (200mV刻み) 最大60W 821, 820
652, 650, 617
430
Quick Charge 4 835

QC対応端末について

QC対応端末はQualcommのページで検索できます。

対応しているSnapdragonを搭載した端末はQCに対応している場合がほとんどですが、Nexus 5X/6PのようにQCが有効化されていなかったり、Xperia X PerformanceやGalaxy S7/S7 edgeのようにQC 3.0対応Snapdragonを搭載しておきながらQC 2.0までの対応といった端末が存在している点には注意が必要です。

QC対応ACアダプタについて

せっかくQC対応端末を買っても、付属のACアダプタがQC非対応である場合が少なからずあるようです。

端末とACアダプタの両方が対応していなければQCは有効になりませんので、QCを使った急速充電を行いたい場合は追加でQC対応のACアダプタを購入する必要があります。

QC対応を謳ったケーブルについて

QualcommのHPには「QCはどのようなケーブルでも問題なく動作するように規格されています(意訳)」と書かれています。

Amazon等ではQC対応を謳ったケーブルが販売されていますが、それらは「QCに使用される電流・電圧に耐えうる線材を使用している」という意味でQC対応を謳っているだけであり、わざわざ専用のケーブルを用意する必要はありません。

USB Type-Cについて

Quick ChargeにUSB Type-Cケーブルを使用した場合、一部のType-CケーブルがQCの高電圧によって破壊されることが報告されています。

そのため、USB Type-Cスマートフォンの充電にはQuick Chargeを使用しないことを強く推奨します。

参考

Qualcomm Quick Charge 2.0 AND 3.0
Qualcomm Quick Charge 2.0 technology explained | Qualcomm
Introducing Quick Charge 3.0: next-generation fast charging technology | Qualcomm
Quick Charge 2.0 とは – ケータイ Watch

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iPhone/iPadの充電

iPhone/iPadの急速充電はUSB BCに近い原理で動作させているようですが、天下のAppleは独自規格を作るのが大好きなので、USB BCとは似て非なる機構で急速充電の対応・非対応を判別しているようです。(USB BCだとD+とD-をショートさせるが、AppleはD+/D-をプルアップ/ダウンさせてるらしい)

iPhone/iPadの急速充電はQuick Chargeとは違い、電圧は5Vのまま電流値の方を大きくすることによって充電速度を早めているようです。(例えばiPhone 6~6s Plusであれば5V/2.1Aまでの給電に、iPadであれば5V/2.4Aまでの給電に対応)

ちなみにですが、iPhone付属のACアダプタは1A/5Vまでしか出力できないので、高出力のACアダプタに替えるとかなり充電速度が早くなるとのことです。

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PowerIQ系 (Ankerなど)

PowerIQ

Amazonでは「接続された機器を検出し、最適な充電を実現!」といった謳い文句のACアダプターが数多く販売されています。この記事ではそういったACアダプターを”PowerIQ系”と総称し、解説していきます。

PowerIQ系の動作原理について

PowerIQ系はiPhone/iPadの急速充電と同じく、“電圧は5Vのまま電流値を2Aぐらいまで大きくする”という方法で充電速速度を早めています。

そのため、5Vで急速充電が行われるiPhoneやiPad等では最高速度で充電できると考えられますが、Quick Chargeに対応したAndroid端末ではQC対応ACアダプターの方が早く充電できると予想されます。

メーカーごとに差はあるのか

様々なメーカーが「ウチの独自技術ですよ」と言わんばかりにそれぞれ名前を付けてPowerIQ系のACアダプターを販売していますが、正直それらのACアダプターに技術的な差はほとんどないと思われます。(使っているコンデンサ等の違いはあると思いますが)

例としてこのACアダプター向け電源コントローラー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ー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アダプターが作れてしまう”ということです。

「最大2.4Aで充電」と書いてあるPowerIQ系ACアダプターの中身はどれもこういった電源コントローラー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。

PowerIQ系まとめ

以上の内容をまとめると、
・どのメーカーのものを買っても中身はほぼ同じ
・iPhone/iPadは最大速度で充電できる
・昔のAndroid端末も最大速度で充電できる
・QCに対応したAndroid端末はそれなりの速度で充電できる
(QCの方が早い)
となります。

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日本ではマイナーな充電規格

主に海外のスマホで採用されている急速充電規格なので、スマホオタク以外には関係のない規格です。

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年のMotorola端末についてはそのパターンに当てはまらないようです。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、2016年の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。

SuperCharge (Huawei)

Mate 9で初めて採用された急速充電規格で、“5Vよりも電圧を低くして発熱を抑え、その分多くの電気を流して充電速度を確保する”という原理のようです。

supercharge

左がSuperCharge。

参考
Huawei Mate 9: Huawei SuperCharge – YouTube

Huawei急速充電

公式の名称がないようなので、便宜的にHuawei急速充電と呼ぶことにします。

P9やhonor 8、Mate 8などに採用されているHuawei急速充電はSuperChargeとは異なり、9Vなどに昇圧して充電するという方式を採用しているようです。

参考
Huawei P9/honor8/Mate8用アクセサリ紹介 – チラシの裏の実験室

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。

Pump Expressの規格をまとめると次の通りとなります。

電流値 電圧値 電力
Pump Express 最大2A 3.6~5.0V (200mV刻み) 最大10W
Pump Express Plus 最大3A? 5V / 7V / 9V / 12V 最大18W?
Pump Express 2.0 最大3A? 5V~20V (500mV刻み) 最大30W?
Pump Express 3.0 最大5A超? 3V~6V (10~20mV刻み) 最大30W超?

Pump Expressは端末とACアダプタが対応していれば有効になるようなのですが、Pump Express 3.0だけはUSB Type-Cでないとダメなようです。

参考
MediaTek unveils Pump Express 3.0: a Qualcomm Quick Charge alternative that will get 0% to 70% battery in 20 minutes
Pump Express Series Introduction – MediaTek (pdf)

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。

Dash Charge (OnePlus)

OnePlus 3の急速充電規格として紹介された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のようです。(OPPOとOnePlusは親会社が同じ)

VOOCという規格は“電圧はUSBと同じ5Vのまま、電流を最大5Aまで流す”という、ゴリ押し感たっぷりな急速充電規格です。「5Aも流したら発熱ヤバいんじゃないの?」と思うかもしれませんが、VOOCは端末・ケーブル・ACアダプターの全てがVOOCに対応していないと有効にならないようなので、安全性は確保されているはずです。

記事執筆時点でVOOC対応Type-CケーブルはOnePlus公式のものしか販売されていないので、自宅以外にもDash Charge環境を整えるのであれば、追加でOnePlus公式Dash Chargeケーブル・ACアダプターを購入する必要があります。

参考
OPPO VOOC Flash Charge, Quick Charge – OPPO Global

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。

所感

充電器をいくつも用意するのが面倒なので、スマホはUSB Type-Cの5V/3A、ノートPC等はUSB PDに統一して欲しいです。