USB PD(Power Delivery-パワーデリバリー)とは？

USB PD(Power delivery-パワーデリバリー)とは何か、詳しく解説しております。PD規格USB PD3.0や、 最新のPD規格、USB PD3.1など、昨今のUSB事情を含め、機能的な解説と基本情報をご案内しています。

テクノフロンティア2018にてUSB PD製品を発表以降、USB PD(パワーデリバリー)って何ですか？　とのご質問を多数頂戴致しましたので、本ページにて解説を致します。マルチに充電できるこの機器は、接続機器に合わせて電力を自動調節してくれるので、大変便利です。

前回のテクノフロンティアでは、当社の新商品、USB PD(パワーデリバリー)を２種類、展示致しました。来場者の方々からは大変良い反応をいただき、誠に感謝しております。昨今頂くお客様のご要望により、ユニファイブでは40W品および60W品のUSB PD製品を２機種開発、その後もラインアップを広げており、65W品もリリースをしております。

USB PD(Power delivery-パワーデリバリー)とは？

USB PDとは、USB Power delivery(パワーデリバリー)の略で、一つのケーブルでデータ転送と共に、よりフレキシブルな電源供給を可能にし、USBの性能を最大限に引き出す物の事です。従来のUSBから進化し、電力とデータが同時に機器に供給できる機能を備えた、新しいUSBタイプのACアダプターです。

以下USB PDの機能を簡単に纏めます。

• 従来のUSB1.1(2.5W),USB3.0(4.5W),USB-BC1.2(7.5W)に比べて、USB-PDでは100Wまで電力の供給が可能。

• 電力の供給側、受給側といった固定を無くし、給電と受電を入れ替えることが可能(ロール・スワップ)。例を挙げると、PCから外付けバッテリーを充電していたが、ロール・スワップにより外付けバッテリーからPCを充電することが可能に。(Type-Cケーブルの場合)
• 複数の外部デバイスにおける電源の最適化が可能。

• 接続機器に合わせて電力を自動調整。

昨今のUSB事情

昨今では車内はもちろん、公共のバスや飛行機内にまで、あらゆる場所でUSBポートをみかけます。また、パソコンのUSBポートからも電源を得ることも、日常になっていますね。まさしくUSBは、スマホなどの小型機器にとってユビキタス的な充電タップです。

その様な従来のUSBポートは、USBドライバーを用いてのデータ転送を主な目的として使われましたが、ユーザーは次第にデータ通信のみでなく、充電等の電源の供給源として使用する様に次第に移り変わっていきました。

USB PD3.0で安心のUSB PDを

USB-IF(Implementers Forum)という、USBの規格策定団体が策定した最新の規格USB-PD3.0は、粗悪品のケーブルや、市場に出回っている規格に満たない製品を取り除き、USB-PDが安心に利用できるようにする事を目的とした規格です。

USB-PD3.0は2.0に比べ、ロールスワップが高速化されており、万が一電源の供給が止まる事象が発生した場合でも、データの破損のリスクが減ります。

また、C-AUTH=USB Type-C Authenticationと呼ばれる機器間での相互認証機能も追加され、接続機器またはケーブルが信頼できる製品か否かを機器間でチェックし、問題がある場合には機能にブロックが掛けられるようになっています。　

＊USB-TypeCに関する解説はこちら

USB PD3.1の登場

昨今の市場では、上記で解説したUSB PD3.0が主流となっておりますが、USB-IF(Implementers Forum)は2021年5月26日に、USB Power Delivery（USB PD）Revision 3.1の新たな仕様を発表しました。

これは、USB Type-C®ケーブルおよびコネクターを介して最大240Wの電力を供給できるようにするためのメジャーアップデートとなります。上記で解説した通り、これまでのUSB PDは、定格5AのUSB Type-Cケーブルを用いた20Vのソリューションで、100Wに制限されていました。

それに合わせてUSB Type-Cの仕様もリリース2.1で更新され、240Wのケーブル要件が定義されました。また、USB PDのプロトコルと電源の定義も更新されたため、100Wでは十分ではなかった多くのデバイスにUSB PDの適用が可能になりました。

新しいUSB PDアーキテクチャーでは、大幅に厳格なパワーネゴシエーションプロトコルが定義されており、この高い電力供給能力へのアクセスと使用が安全に行えるようになっています。なお、100〜240Wの電力を使用する製品の安全要件は、低消費電力の製品よりも厳しく、製品が販売される各国の規制に基づいて適用される安全仕様により定められます。

USB Power Delivery 3.1の新機能により、大型のノートパソコンなどの大電力製品が、従来の電源コネクターからUSB Type-Cに移行できるようになるでしょう。

下記に、USB3.1が登場するまでの経緯と各種スペックをわかりやすく表にまとめました。

USB PD3.1の主な仕様とその特徴

新たに3種類の固定電圧を選択可能に

USB PD 3.1の仕様の主な特徴としては、新たに3種類の固定電圧を選択可能になったことがまず挙げられます。従来のSPR PDO、SPR APDOのスペックである5V、9V、15V、20Vに加え、新たに28V（100W以上）、36V（140W以上）、48V（180W以上）の固定電圧を選択可能となりました。 新たに追加された調整可能な電圧モード(EPR)では、使用可能な電力に応じて、15Vから3つの最大電圧（28V、36V、48V）のいずれかまでの範囲を選択することができ、受電デバイスは100mVの精度で特定の電圧を要求することができます。これにより、最大240Wまで拡大することが可能となります。

今後は認証済みUSB Type-Cケーブルがサポートする電力性能をユーザーに知らせるための新しいケーブルの表示方法等も定められる予定です。

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