電源コンセントが劇的に変わる!100W給電可能な「USB PD」

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流行りモノから新技術まで! 5分でわかる最新キーワード解説

電源コンセントが劇的に変わる!100W給電可能な「USB PD」

2014/09/17


 日々進歩するIT技術は、ともすると取り残されてしまいそうな勢いで進化の速度を高めています。そこでキーマンズネット編集部がお届けするのが「5分でわかる最新キーワード解説」。このコーナーを読めば、最新IT事情がスラスラ読み解けるようになることうけあい。忙しいアナタもサラっと読めてタメになる、そんなコーナーを目指します。今回のテーマはおなじみのUSBインターフェースで最大100Wまでの給電が可能な「USB PD(Power Delivery)」。昨年策定終了したUSB 3.1も盛り込まれ、コントローラチップもサンプル出荷が始まりました。コンパクトなType-Cコネクタの可能性とともに、新しい給電方式として大注目です。

未定

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「USB PD」とは

 USB規格のサプリメント(追加仕様)として2012年7月に策定された大容量給電を可能にする仕様のこと。2014年8月11日に改訂版Rev.2.0が発行されている。

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「USB PD」の意義は?

 USBは歴史上最も成功したインターフェースと言われるが、その普及の最大のカギになったのがデータ通信と給電を同一のコネクタとケーブルで行えるようにしたことだ。その利便性は従来のインターフェースを大きく凌駕しており、PCの標準インターフェースとして搭載されるや、様々な周辺機器が対応するようになった。
 しかし、従来のUSB規格で可能な給電方式は5V 0.5A(2.5W:USB2.0)か5V 0.9A(4.5W:USB3.0)でBattery Charge 1.2に対応して5V 1.5A(7.5W)までやっと拡張できるレベルであった。PCの周辺機器として重要なプリンタやスキャナ、あるいは車載のカーナビ、充電に大電力が必要な高級デジタルカメラなどは従来の給電能力では駆動できず、現在以上に応用領域を拡大する障壁になっていた。
 そこで、既存のUSB機器との互換性を保ちながら、大電力の給電もできるようにしようというのがUSB PDだ。
 USB PDの仕様では、従来からのUSB給電方式に加え、12V 3A(36W)、20V 3A(60W)、20V 5A(100W)などの大電力給電が想定されており、多様な給電を要する複数の機器を相互に接続し、互いにデータ転送と給電が行える。給電は従来ホストからデバイスへの一方向だったが、USB PDではデバイスからホストへの給電も可能なため、例えば大型ディスプレイからPCに給電しながら、PCからディスプレイにデータを転送するといった使い方も可能になる。

 仕様が決定してから約2年が経過し、対応するコントローラの製品化が待たれていたが、このほど、ルネサス エレクトロニクスからUSB PD準拠のコントローラチップ「μPD720250」のサンプル出荷が始まり、やっと製品として実を結ぶ時期が目に見えてきた。写真は8月に開催された展示会でのデモシステムである。

図1 USB PDコントローラのデモシステム
図1 USB PDコントローラのデモシステム
壁面のコンセント内蔵のUSB PD端子からPC、ディスプレイ、プリンタ、その他の機器に給電している。同じケーブルで各機器間でのデータ転送も同時に行うことも可能だ。
資料提供:ルネサス エレクトロニクス
図2 USB PDコントローラ搭載ボードのデモ
図2 USB PDコントローラ搭載ボードのデモ
USB PD対応ケーブルからの信号を既存USB機器のデータ用(USBケーブル)と電源用(電源ケーブル)とに分岐している例。ボードの中央付近にあるのが新開発のLSI。
資料提供:ルネサス エレクトロニクス
図3 壁面のコンセントに内蔵されたUSB PD端子
図3 壁面のコンセントに内蔵されたUSB PD端子
資料提供:ルネサス エレクトロニクス

■なぜ大きな給電能力が必要なのか

 USB PDの給電能力が示唆するのはDC給電方式の一大転換だ。例えば次のような環境が実現する可能性がある。

・AC電源アダプタが不要になる
 壁面のコンセントにUSB PD端子が用意されるようになれば、多くのDC駆動デバイスがそこから給電できる。また対応するAC/DC変換機能を持つハブの利用により、1つのAC電源から多数のDC出力を取り出すことができ、しかもデバイスからデバイスへの給電も理論的には可能なので、電源とデータケーブルの配線がずっとシンプルになる。
 自動車や航空機の中でのPC利用やデバイスの充電にも利用できるため、いつでもどこでもデバイス利用や充電ができる環境が実現する可能性があるわけだ。
 ちなみに家で眠っているAC電源アダプタ個数は、一説では国内で1〜1.5億個、世界では30億個という数にのぼる。USB PD対応のAC/DC変換装置が1個あれば、少なくともPCまわりの周辺機器の給電がすべてまかなえることになり、世界規模では莫大な部材の節約が実現することにもつながりそうだ。

図4 USB PDによる給電で広がる用途
図4 USB PDによる給電で広がる用途
資料提供:ルネサスエレクトロニクス

・バッテリ充電時間が短縮する
 大電力が利用できるため、バッテリ充電が短縮可能になる。現実的には対応機器の設計に依存する部分が大きいものの、試算では約30%の時間短縮ができるとされている。
・外部結線と同様に内部結線もシンプルに
 対応機器側の内部でも、電源用とデータ用の結線がひとまとめにできることになり、設計の自由度が増し、よりコンパクト/高密度な内部構造をとることができる。

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