USB Power Deliveryの規格について調べた

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USB Power Delivery (USB PD)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。

USB Power Deliveryとは

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

usb-type-c-power-supply

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

記事作成時点でUSB PDはRev 3.0まで策定されており、その出力は原則として以下の “Power Rules” という規格に沿って行われます。

Rev 2.0 / 3.0
出力 5V 9V 15V 20V
0~15W 最大3A 必須ではない 必須ではない 必須ではない
15~27W 最大3A
27~45W 最大3A
45~60W 最大3A
60~100W 最大5A

60Wまでは所定の電圧で最大3Aまで出力し、60Wより大きい場合にのみ最大5Aの給電を行うというのが基本的な仕様になっています。

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USB PDを利用するには

3A以下の電流を流す場合 (≒60W以下の場合)

端末と電源の2つがUSB PDに対応している必要があります。

ケーブルも対応したものを用意する必要があるように思えますが、C to Cであれば特にUSB PD対応を謳っていないケーブルでも動作します。(USB PD非対応とされているC to Cケーブルで60WまでのUSB PDが有効になっている動画がYouTubeで公開されている)

しかしながらそうは言っても、ケーブルをケチってデバイスを壊してももったいないので、普通に対応を謳っているケーブルを使ったほうが良いと思います。

3Aより大きい電流を流す場合 (≒61W以上の場合)

端末・ケーブル・電源の3つ全てが3Aより大きいUSB PDに対応している必要があります。

3Aよりも大きい電気を流す場合、端末と電源に加えてケーブルにも “5AのUSB PDに対応しているか” というチェックが入ります。そのため、対応していないケーブルを使った場合ではチェックをパスできないため、たとえ端末と電源が3Aより大きい電流に対応していたとしても、3A以下のUSB PDとなります。

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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、一部の製品は設計不良により機器の破損を招いたり、正しく動作しなかったりする場合があるようです。

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まで出力できる” という信号を端末側へ送る設計になってしまっているようです。

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

いくつかのケーブルではうまくUSB PDのネゴシエーション(認証)が行われなかったり、機器の破損を招くような重大な設計ミスが存在しているようです。(主に日本未発売の海外製品)

そういったケーブルはUSB PDデバイスのみならず、USB Type-Cデバイス全般を故障させる恐れがあるため、使用したり購入してしまわないよう注意する必要があります。

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USB PD対応製品まとめ

主に日本で発売されている製品の規格適合・不適合をまとめました。

ACアダプタ

○が “完全にor概ね問題なし” 、△が “Power Rulesに欠陥あり” 、✕が “致命的な欠陥あり” です。

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 レビュー 備考
Apple 29W USB-C電源アダプタ (MJ262J/A) 14.8V / 2.0A Apple GTrusted 通知しているPDOが5V-2.4Aと14.8-2Aのみ
61W USB-C電源アダプタ (MNF72J/A) 20V / 3.0A Apple 5Vの出力が2.4Aまで
87W USB-C電源アダプタ (MNF82J/A) 20V / 4.3A Apple 5Vの出力が2.4Aまで
Anker PowerPort+ 5  [ブラック] (A2053111) 20V / 2.25A Amazon.co.jp Anker Nathan氏 Split PDO / 外装の記載は最大30Wだが、実際に通知しているPDOは最大45W
PowerPort+ 5  [ホワイト] (A2053521) Amazon.co.jp Anker
PowerPort Speed 1 [30W] (A2014111) 14.5V / 2.0A Anker Nathan氏 通知しているPDOが15Vではなく14.5V
PowerPort Speed 1 [60W] (A2015111) 20V / 3.0A Anker Nathan氏 15VのPDOで通知している出力が2A
Aukey PA-Y7 Aukey Nathan氏 理由はソース元を参照のこと (書ききれないため)
Google 18W USB-C 電源アダプター 9V / 2.0A Google
Nintendo HAC-002(JPN) 15V / 2.6A Amazon.co.jp Nintendo (株)メディアロジック 通知しているPDOが5V-1.5Aと15V-2.6Aのみ
RAVPower RP-PC017K Amazon.co.jp RAVPower Nathan氏 30W出力で設計されているが、端末側には45Wまで出力できると通知している
RP-PC017B Amazon.co.jp RAVPower Nathan氏 同上
RP-PC018 Amazon.co.jp RAVPower Nathan氏 同上
Tenswall 39W USB-C PD チャージャー Amazon.co.jp Benson氏 39W出力で設計されているが、端末側には43.5Wまで出力できると通知している
UGREEN 30W USB-C PD充電器 (CD127) Amazon.co.jp HANPEN-BLOG 30W出力と謳われているが、実際に通知しているPDOは最大45W
ミヨシ IPA-C01/BK Amazon.co.jp
IPA-C01/WH Amazon.co.jp

ケーブル

USB PD対応が公式に謳われているケーブルです。

規格適合 メーカー/ブランド 製品名/型番 USB PD 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 5A USB 2.0 2m Apple Nathan K.氏
Apple (Belkin) HHSN2ZM/B (F2CU023yw1M-WHT) 3A USB 3.1 Gen2 1m Apple Nathan K.氏
Belkin USB認証品 F2CU030 3A USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp Belkin
BUFFALO USB認証品 BSUCC312P05 5A USB 3.1 Gen2 0.5m Amazon.co.jp BUFFALO
ELECOM USB認証品 U2C-CC5Pシリーズ 5A USB 2.0 0.5~4.0m Amazon.co.jp ELECOM
USB認証品 USB3-CCPシリーズ 3A USB 3.1 Gen2 0.5m / 1.0m Amazon.co.jp ELECOM
USB認証品 USB3-CC5Pシリーズ 5A USB 3.1 Gen2 0.5m / 1.0m Amazon.co.jp ELECOM
J5 create USB認証品 JUCX01 5A USB 3.1 Gen2 0.7m Amazon.co.jp J5 create Nathan K.氏
JUCX03J 5A USB 3.1 Gen1 0.9m Amazon.co.jp J5 create Nathan K.氏
JUCX03 Amazon.co.jp
Plugable USB認証品 USBC-C100 3A USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp Plugable Nathan K.氏
StarTech USB31CC1M 3A USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp StarTech
サンワサプライ USB認証品 KU-CCP5シリーズ 5A USB 2.0 1m / 2m サンワサプライ
USB認証品 KU30-CCP3シリーズ 3A USB 3.1 Gen1 1m / 2m サンワサプライ
USB認証品 KU31-CCP310 3A USB 3.1 Gen2 1m サンワサプライ
USB認証品 KU31-CCP510 5A USB 3.1 Gen2 1m サンワサプライ

MacBook (2015)に同梱されていたUSB PD対応ケーブルは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、改良品は型番が “MLL82AM/A” 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ゼロではないため、購入する際は注意してください。

モバイルバッテリー

メーカー / ブランド 製品名 / 型番 容量 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
ASUS ZenPower Max 26800mAh 20V / 3.0A ASUS Shop
Razer Razer Power Bank 12800mAh 20V / 2.25A Razer
RAVPower RP-PB058 26800mAh 20V / 1.5A Amazon.co.jp RAVPower Nathan K.氏 付属のACアダプタに設計ミスあり
RP-PB059 20100mAh 20V / 1.5A Amazon.co.jp RAVPower
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Split PDOとは

Split PDOというのは、 “充電開始直後としばらく経過した後で、端末に伝達されているPDOが異なっている状態” のことを指します。

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PDOを端末側へ伝達しているものの、その後5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/2.25Aという4つのPDOを通知しているそうです。(ソース:GTrusted)

このSplit PDO自体はUSB PDで認められた挙動であるものの、正当な理由なしに実装しているACアダプタがほとんどであるため、Benson氏やNathan氏は問題視しているようです。

Rev 1.0は?

検索すると「USB PDは5V・12V・20Vの電圧で~」といった解説をしているサイトがありますが、そのサイトの情報は古いです。というのも、5V・12V・20Vという電圧が定義されていたのは1番最初に策定されたUSB PD Rev 1.0時点での話だからです。

Rev 2.0/3.0ではその出力の仕様をPower Rulesと呼びますが、Rev 1.0の時はProfileという呼び方をしており、そのProfileの仕様は以下の通りとなっています。

Rev 1.0
出力 5V 12V 20V
Profile 1 (~10W) 最大2A なし なし
Profile 2 (~18W) 最大1.5A
Profile 3 (~36W) 最大3A
Profile 4 (~60W) 最大5A 最大3A
Profile 5 (~100W) 最大5A

Rev 2.0/3.0では電圧が5V・9V・15V・20Vとなっているのに対し、Rev 1.0では5V・12V・20Vとなっています。

しかもこのRev 1.0ですが、実質的に存在しないものとなっています。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が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。

所感

ケーブルは良品が増えてきましたが、ACアダプタの方がまだまだといった感じです。

参考

USB IF – USB Type-C Specification Rev 1.2
http://www.usb.org/developers/docs/

USB IF – USB Power Delivery Specification Rev. 2.0, Version 1.2
http://www.usb.org/developers/docs/

Google+ – Nathan K.
https://plus.google.com/102612254593917101378

Google+ – Benson Leung
https://plus.google.com/+BensonLeung

GTrusted
http://gtrusted.com/