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USB 3.1やUSB Type-Cの規格について調べてみた

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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、以下の3つに分類することが可能です。
USBの世代に関する規格
USBの形状に関する規格
USBの給電に関する規格

それでは、この3つの規格について詳しく見ていこうと思います。

USBの世代に関する規格

USB 2.0やUSB 3.1といった表記を見たことがある方も多いと思いますが、この表記は「USBの世代」を示しています。この「USBの世代」によって、通信速度や基本的な給電能力を規定しています。

USB 2.0からUSB 3.1 Gen2までの通信速度や給電能力をまとめると以下の通りとなります。

USBの世代 理論速度値 給電能力 最大ケーブル長
USB 2.0 480Mbps 500mA / 5V 5m
USB 3.0 5Gbps 900mA / 5V 3m
USB 3.1 Gen1 5Gbps 900mA / 5V 3m
USB 3.1 Gen2 10Gbps 900mA / 5V 1m

ここで注目してほしいのは「USB 3.1はGen1とGen2に分かれている」という点です。USB 3.1と表記されていたとしても、実際に準拠しているのがGen1であれば3.0と同じ転送速度となってしまいます。USB 3.1製品を購入する際には要注意なポイントです。

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USBの形状に関する規格

ここではUSBの形状に関する規格について解説します。USB Type-Cも形状に関する規格の1つです。

※現在ではmicro-AやminiUSBはほとんど目にしないので省略しています。

Standard-A

PCやUSBメモリー、無線ルーターなど様々な機器に搭載されていて、1番よく見かける端子です。USB 2.0 → 3.0/3.1では形状は変わっていませんが、奥にピンが増設されています。

usb-standard-a

左がUSB 2.0、右がUSB 3.0/3.1です。

usb-standard-a-bear

左がUSB 2.0、右がUSB 3.0/3.1です。(via @IT)

Standard-B

プリンターや外付けHDDで見られる端子です。Standard-Aと違い、USB 2.0 → 3.0/3.1では端子の形状が変わっています。

usb-standard-b

左がUSB 2.0、右がUSB 3.0/3.1です。 (via @IT)

usb-standard-b-pin

(via @IT)

Micro-B

USB 2.0の方はAndroid端末でよく見る端子ですね。見ての通りUSB 3.0/3.1は横に端子が追加されているのですが、この追加端子のせいでAndroid端末のUSB 3.0対応が進んでいないと言っても過言ではありません。

usb-micro-b

左がUSB 2.0、右がUSB 3.0/3.1です。

usb-micro-b-pin

(via @IT)

Type-C

裏表のない、リバーシブルな形状が特徴の端子です。USB 2.0 → 3.0/3.1での形状の変更はありません。

勘違いしている方もいますが、USB 2.0なType-C端子/ケーブルも存在し、Type-C=USB 3.0/3.1ではありません

usb-type-c

Type-CはUSB 2.0 → 3.0/3.1での形状の変更がありません。(via sanwa.co.jp)

形状に関する表記について

以後、わかりやすさを重視して
Type-C → C
Standard-A → A
Standard-B → B
Micro-B → MicroUSB
と省略して表記する場合があります。

また、A/B/MicroUSBを総称してLegacyと表記する場合もあります。

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USBの給電に関する規格

USBが持つ給電能力は「USBの世代」に準拠するのが基本なのですが、それとは別に「USBでの給電に関する規格」も策定されているので紹介します。

usb-type-c-power-supply

(via USB-IF)

USB Type-C

USB Type-Cは今までのUSB端子よりも大きな電気が流せるように規格されており、C to Cケーブルは1.5A/5V給電への対応が必須となっています。また、オプション扱いで3A/5V給電の規格も用意されており、ほとんどのC to CケーブルやType-C ACアダプタはこれに対応しています。

なお、C to Legacyケーブルでは給電能力の低いLegacy側に合わせなければならないため、給電能力はUSBの世代に沿ったものとなります。

USB Power Delivery

略してUSB PDと表記されていることが多いです。このUSB PDは最大で5A/20V=100Wまでの給電が可能となっており、ノートPCやディスプレイでの採用例が増えています。(MacBook、MacBook Pro、XPS 13など)

USB Battery Charging

略してUSB BCと表記され、最大で1.5A/5Vまでの給電が可能となります。ケーブルの指定は特にありませんが、端末とACアダプターが対応している必要があります。

スマホ向け急速充電の規格について

Quick Chargeなどのスマホ向け急速充電規格が普及してきましたが、それらはUSBの規格とは全く別の規格となっています。

また、USB Type-Cの規格からするとQuick Chargeなどの急速充電規格は規格外にあたるので注意が必要です。

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規格外Type-Cケーブル問題

Type-Cケーブルでは、C to CケーブルとC to Legacyケーブルで対応すべき給電能力に違いがあるため、それらを区別するために特定値の抵抗を使用するように規定されています。

usb-type-c-pullup-resistor

(via USB-IF)

USB Type-Cの仕様書に載っている表によると、
C to Legacyケーブルは56kΩの抵抗
1.5A/5V給電に対応したC to Cケーブルは22kΩの抵抗
3.0A/5V給電に対応したC to Cケーブルは10kΩの抵抗
を使用するように規定されています。

しかしながら、Amazonなどで販売されているC to Legacyケーブルの中には56kΩ”以外”の抵抗を使用している規格外のケーブルが存在しており、それらを使用することによって機器の破損を招く恐れがあります。

例えば……

「10kΩ抵抗を使用している規格外のA to Cケーブル」を使った場合を考えてみましょう。

この場合、「ケーブルをつなぐ」→「3.0A/5Vに対応したC to Cケーブルだと勘違いする」→「規格以上の電流を要求してしまう」という事態が発生します。

最終的にはACアダプタやPCに過負荷が掛かってしまうため、機器が破損する可能性があります。

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A to Cケーブルまとめ

上述したように、C to Legacyケーブルには「規格外のケーブル」が存在しています。誤ってそういったケーブルを購入してしまわないよう、A to Cケーブルの規格適合・不適合をを表にまとめました。

Anker

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ メーカー製品ページ ソース
PowerLine ブラック A8163011 USB 3.0 0.9m Amazon.co.jp Anker Benson氏
PowerLine ホワイト A8163021 Amazon.co.jp Anker Benson氏
PowerLine ブラック A8166011 1.8m Amazon.co.jp Anker
PowerLine ホワイト A8166021 Amazon.co.jp Anker
PowerLine+ A8168091 0.9m Anker Nathan氏
ブラック A7132011 USB 2.0 1m Amazon.co.jp Anker Amazonレビュー
PowerLine  ブラック A8162011 0.9m Anker
PowerLine ホワイト A8162021 Anker

AnkerはType-C製品が出始めた頃から規格に適合した製品を出していますので、USB IFの認証こそ通っていないもののそれなりに信用できるブランドだと思います。

Belkin

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ メーカー製品ページ ソース
F2CU029 USB 3.1 Gen2 0.9m Amazon.co.jp Belkin 米Amazonレビュー
F2CU032シリーズ USB 2.0 1.8m Amazon.co.jp Belkin Benson氏

BelkinのケーブルははAppleのホームページで販売されていたりもするのでそれなりに信用できるとは思うのですが、価格が高めなのがネックですね。

StarTech

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ メーカー製品ページ
USB認証品 USB31AC1M USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp StarTech
USB認証品 USB2AC2M USB 2.0 2m Amazon.co.jp StarTech

BUFFALO

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ 製品HP ソース
BSUAC311シリーズ USB 3.1 Gen1 0.5~2m Amazon.co.jp BUFFALO 4Gamer
BSUAC2シリーズ USB 2.0 0.5~4m Amazon.co.jp BUFFALO
BSUCA2シリーズ USB 2.0 1~4m Amazon.co.jp BUFFALO

ELECOM

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ 製品HP ソース
USB認証品 USB3-ACXXNシリーズ USB 3.1 Gen2 0.5m Amazon.co.jp ELECOM
1m Amazon.co.jp
USB3-ACシリーズ USB 3.1 Gen1, Gen2 0.5~2m Amazon.co.jp ELECOM 4Gamer
USB3-APACシリーズ USB 3.1 Gen1, Gen2 1m / 2m Amazon.co.jp ELECOM
USB認証品 U2C-ACXXNシリーズ USB 2.0 0.5m Amazon.co.jp ELECOM
1m Amazon.co.jp
1.5m Amazon.co.jp
2m Amazon.co.jp
3m Amazon.co.jp
4m Amazon.co.jp
U2C-ACシリーズ USB 2.0 0.5~4m Amazon.co.jp ELECOM Amazonレビュー
U2C-APACシリーズ USB 2.0 1m / 2m Amazon.co.jp ELECOM
USB認証品 MPA-ACXXNシリーズ (黒) USB 2.0 0.15~3m Amazon.co.jp ELECOM 4Gamer
USB認証品 MPA-ACXXNシリーズ (白) USB 2.0 0.15~3m Amazon.co.jp ELECOM
MPA-ACXシリーズ USB 2.0 0.3~2m Amazon.co.jp ELECOM
MPA-ACCLシリーズ USB 2.0 0.3 / 1.2m Amazon.co.jp ELECOM
巻取り式 MPA-ACRLシリーズ USB 2.0 0.7m / 1.2m Amazon.co.jp ELECOM

ELECOMのUSB 3.1 Gen2対応USB IF認証ケーブルはそんなに値段も高くないのでかなりアリだと思います。

※ELECOMのA to CケーブルでUSB IFの認証を通過しているのは上の表で「USB認証品」と明記されている4種のみです。認証品ではないのにAmazonの販売ページに「認証品」と記載されているケーブルがあるので注意しましょう。(ELECOMの製品ページには「認証品」とは記載されていないのでAmazon側のミス?)

サンワサプライ

規格適合 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ 製品HP ソース
KU-CAシリーズ USB 2.0 0.5~3m Amazon.co.jp サンワサプライ 4Gamer

KU-CA05を購入したところ規格外という判定が出たため、そのことをサンワサプライのサポートに伝えたところ、「現時点で商品の改善を行う予定はない」という旨の回答をされました。(2016年2月)

2度とサンワサプライの製品を購入することはないでしょう。

その他

規格適合 メーカー / ブランド 製品名 / 型番 転送速度 ケーブル長 Amazon販売ページ メーカー製品ページ ソース
Aukey CB-CD2 USB 3.0 1m Amazon.co.jp Aukey 4Gamer
CB-CD3 USB 3.0 2m Amazon.co.jp Aukey
CB-CD4 USB 3.0 1m Amazon.co.jp
CB-CMD1 USB 3.0 1m x3本 Amazon.co.jp Aukey
CB-CMD2 USB 3.0 5本セット Amazon.co.jp Aukey Amazonレビュー
CB-CMD3 USB 3.0 1m x3本 Amazon.co.jp Aukey
CB-CMD5 USB 3.0 5本セット Amazon.co.jp Aukey
BlitzWolf BW-CB3 USB 3.0 1m Amazon.co.jp BlitzWolf
BW-CB4 USB 2.0 2m Amazon.co.jp BlitzWolf Benson氏
BW-CB5 USB 2.0 1m Amazon.co.jp BlitzWolf
BW-CB9 USB 2.0 3m Amazon.co.jp BlitzWolf
cheero CHE-237 USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp cheero Amazonレビュー
CHE-243 USB 3.1 Gen2 1m Amazon.co.jp
CHOETECH AC00 USB 2.0 1m Amazon.co.jp CHOETECH Benson氏
AC012 USB 2.0 1.2m 2本セット Amazon.co.jp CHOETECH 自分で確認
AC0007 USB 3.0 1m 2本セット Amazon.co.jp CHOETECH 自分で確認
Golden Ray PCL007B-GTX USB 3.0 1m Amazon.co.jp 4Gamer
PCL008B-GTX USB 3.0 2m Amazon.co.jp
Inateck CA1001 USB 3.0 1m Inateck
CA1002 USB 3.0 1m Amazon.co.jp Inateck Amazonレビュー
CA1003 USB 3.0 0.3m Amazon.co.jp Inateck
iVoler TYC-0001 USB 2.0 0.3m 2本セット
TYC-0002 USB 2.0 1m 2本セット Amazon.co.jp 4Gamer
TYC-0003 USB 2.0 2m Amazon.co.jp
TYC-0004 USB 2.0 3m Amazon.co.jp 米Amazonレビュー
j5 create JUCX06 USB 3.1 Gen2 0.9m Amazon.co.jp j5 create
USB認証品 JUCX08 USB 2.0 1.8m Amazon.co.jp j5 create
on-device ブラック od-31acbk-03s USB 3.1 0.3m Amazon.co.jp on-device Amazonレビュー
ホワイト od-31acwh-03s Amazon.co.jp on-device
ブラック od-31acbk-12s 1.2m Amazon.co.jp on-device Amazonレビュー
ホワイト od-31acwh-12s Amazon.co.jp on-device
Patech PCL007B USB 3.0 1m Amazon.co.jp 4Gamer
2PCL008B USB 3.0 2m 2本セット Amazon.co.jp Amazonレビュー
PECHAM E31 USB 3.0 1m Amazon.co.jp
E32 2m Amazon.co.jp
A61 1m Amazon.co.jp Amazonレビュー
A62 2m Amazon.co.jp
Rankie R1201 USB 3.0 1m Amazon.co.jp Rankie Amazonレビュー
R1202 USB 2.0 1m Rankie Benson氏
TeckNet USB Type-C to Aケーブル USB 3.0 0.15m / 1m Amazon.co.jp Benson氏
Tronsmart CC04 USB 2.0 1m Tronsmart 4Gamer
CC04P 1m 2本セット Amazon.co.jp Tronsmart Amazonレビュー
CC04J 1m Amazon.co.jp Tronsmart Amazonレビュー
CC05 1.8m Tronsmart
CC05P 1.8m 2本セット Amazon.co.jp Tronsmart Amazonレビュー
CC05J 1.8m Amazon.co.jp Tronsmart
VCE USB-CSGシリーズ USB 3.0 1m / 2m Amazon.co.jp Benson氏
USBB-CSG USB 3.0 1m Amazon.co.jp 4Gamer
Volutz TYPCS-AC USB 2.0 1m Amazon.co.jp Volutz
TYPC2P-ACAC 1m 2本セット Amazon.co.jp Volutz
TYPC2P-ACCC 1m 2本セット Amazon.co.jp Volutz
ZONE ZNUCA1011001 USB 3.0 1m Amazon.co.jp 4Gamer
アクロス ASB31シリーズ USB 3.1 Gen1 0.6~1.8m Amazon.co.jp アクロス 4Gamer
ルートアール RC-HCACシリーズ USB 2.0 0.2~1.8m Amazon.co.jp ルートアール 4Gamer

MicroUSB→Type-C変換アダプタまとめ

A to Cケーブルだけかと思いきや、56kΩ抵抗問題はMicroUSB→Type-C変換アダプタでも存在します。

ということで、変換アダプタの規格適合・不適合も表にまとめました。

規格適合 メーカー / ブランド 製品名 / 型番 Amazon販売ページ メーカー製品ページ ソース
Anker B8174011 Amazon.co.jp Anker Benson氏
Aukey CB-A2 Amazon.co.jp Aukey
CB-A2 (3個セット) Amazon.co.jp
CB-A9 Amazon.co.jp Aukey
CB-MA1 Amazon.co.jp Aukey
CHOETECH PD-1CM Amazon.co.jp CHOETECH 自分で確認
ELECOM MPA-MBFCMADBK Amazon.co.jp ELECOM
OnePlus OnePlus USB Type-C Adapter OnePlus Benson氏
Trosmart CTMF Amazon.co.jp Tronsmart
CTMFJ Amazon.co.jp Tronsmart
CTMFL Amazon.co.jp Tronsmart
Xiaomi Xiaomi MicroUSB adapter for Type-C Benson氏

所感

裏表がなく、今までよりも多くの電気を流せるので便利なのは確かなのですが、ちょっと複雑すぎやしませんかね。

要約してまとめるのがとても大変でした。

参考

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

・USB IF – USB 3.1 Specification Rev 1.0
http://www.usb.org/developers/docs/

・@IT – 第2回 普及し始めた高速インターフェイスUSB 3.0
http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1104/21/news141.html

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