USB電源

USB 1.x および 2.0 仕様では、接続された USB デバイスに電力を供給するために、単線で 5 V の電源を供給します。仕様では、正と負のバス電源ライン (VBUS 電圧) の間は 5.25 V 以下、4.75 V (5 V ± 5%) 以上と規定されています。 USB 3.0 の場合、低電力ハブ ポートによって供給される電圧は 4.45 ～ 5.25 V です。

Y字型USB 3.0ケーブル。このようなケーブルを使用すると、デバイスは 2 つの USB ポートから同時に電力を供給できます。

単位負荷は、USB 2.0 では 100 mA、USB 3.0 では 150 mA として定義されます。デバイスは、USB 2.0 のポートから最大 5 つのユニット負荷 (500 mA)、USB 3.0 の場合は 6 つのユニット負荷 (900 mA) を消費できます。デバイスには、低電力と高電力の 2 つのタイプがあります。低電力デバイス (USB HID など) は最大 1 ユニットの負荷を消費し、最小動作電圧は USB 2.0 で 4.4 V、USB 3.0 で 4 V です。高電力デバイスは、最大でも規格で許可されている最大数のユニット負荷を消費します。すべてのデバイスは、最初は低電力として機能します (低電力列挙フェーズ中の高電力機能を含む) が、高電力を要求し、提供するバス上で利用可能な場合はそれを取得する場合があります。

USB電源規格
高速外部ディスク ドライブなどの一部のデバイスは 500 mA を超える電流を必要とするため、1 つの USB 2.0 ポートから電力を供給すると、誤動作、機能不全、またはポートの過負荷/損傷など、電源の問題が発生する可能性があります。このようなデバイスには、外部電源、またはコンピュータに接続するための 2 つの USB コネクタ (1 つは電源とデータ用、もう 1 つは電源のみ) を備えた Y 字型ケーブルが付属している場合があります。このようなケーブルを使用すると、デバイスは 2 つの USB ポートから同時に電力を供給できます。ただし、USB 準拠仕様では、「いかなる USB 周辺機器でも「Y」ケーブル (2 つの A プラグが付いたケーブル) の使用は禁止されています」と規定されています。 「USB 周辺機器が、設計上の USB 仕様で許容される以上の電力を必要とする場合、自己給電型でなければなりません。」[72]

バスパワーのハブは 1 ユニット負荷で初期化され、ハブ構成が完了すると最大ユニット負荷に移行します。ハブに接続されているデバイスは、ハブの他のポートに接続されているデバイスの電流消費に関係なく、1 ユニットの負荷を消費します (つまり、4 ポートのハブに接続されている 1 つのデバイスは、より多くのユニットの負荷があるにもかかわらず、1 ユニットの負荷しか消費しません)ハブに供給されています）。

セルフパワーハブは、サポートされている最大ユニット負荷を接続されているデバイスに供給します。さらに、ハブの一部の電源がオフになった場合、VBUS は通信のためにアップストリームに 1 ユニットの負荷を与えます。

充電ポート

USB バッテリ充電仕様リビジョン 1.1 (2007 年リリース) では、新しいタイプの USB ポート、充電ポートが定義されています。標準のダウンストリーム ポートでは、ホストまたはハブとのデジタル ネゴシエーション後にポータブル デバイスは 100 mA 以上の電流しか供給できませんが、充電ポートはデジタル ネゴシエーションなしで 500 mA ～ 1.5 A の電流を供給できます。充電ポートは、5 V で最大 500 mA、3.6 V 以上で定格電流まで供給し、ポータブル デバイスが定格電流を超えて引き込もうとすると出力電圧が低下します。負荷が高すぎる場合、充電ポートがシャットダウンする場合があります。

2 種類の充電ポートが存在します。データ転送もサポートする充電ダウンストリーム ポート (CDP)と、データ サポートのない専用充電ポート (DCP)です。ポータブル デバイスは USB ポートのタイプを認識できます。専用充電ポートでは、D+ ピンと D- ピンが所定の抵抗で短絡され、充電ダウンストリーム ポートは追加の検出ロジックを提供するため、接続されたデバイスによってその存在を判断できます。

ダウンストリーム ポートを充電すると、細いアース線を流れる電流が高速データ信号に干渉する可能性があります。したがって、高速データ転送中は消費電流が 900 mA を超えてはなりません。専用充電ポートの定格電流は 500 ～ 1,500 mA です。コネクタが電流に対応できる限り、すべての充電ポートの最大電流は 5 A です (標準の USB 2.0 A コネクタの定格は 1.5 A)。

バッテリの充電仕様が定義される前は、ポータブル デバイスが利用可能な電流量を問い合わせる標準化された方法はありませんでした。たとえば、Apple の iPod および iPhone の充電器は、D- および D+ ラインの電圧によって利用可能な電流を示します。 D+ = D− = 2.0 V の場合、デバイスは最大 500 mA までプルアップされる可能性があります。 D+ = 2.0 V および D− = 2.8 V の場合、デバイスは最大 1 A の電流をプルすることができます。D+ = 2.8 V および D− = 2.0 V の場合、デバイスは最大 2 A の電流をプルすることができます。

専用の充電ポートは、商用電源または別の電源 (車の電気システムなど) を変換して接続されたデバイスやバッテリー パックを実行する USB 電源アダプターにあります。標準 USB ポートと充電 USB ポートの両方を備えたホスト (ラップトップ コンピュータなど) では、充電ポートにそのようにラベル付けする必要があります。

通信ポートが要求の厳しいデバイスの充電をサポートしていない場合でも、充電とデータ通信の同時をサポートするために、いわゆるアクセサリ充電アダプタ (ACA)が導入されています。付属の充電アダプタを使用すると、単一の USB ポートを備えたデバイスを充電器と別の USB デバイスの両方に同時に接続できます。

USB バッテリ充電仕様改訂 1.2 (2010 年リリース) では、USB 2.0 からの 5 A の定格電流には安全制限があることが明確になっています。一方で、未構成デバイスの充電ダウンストリーム ポートで 1.5 A を許可すること、最大 1.5 A の電流を流しながら高速通信を可能にすること、最大 5 A の電流を許可することなど、いくつかの変更が加えられ、制限が増加しています。 1.2 では、抵抗検出メカニズムによる USB ポート タイプ検出のサポートが削除されます。

スリープアンド充電ポート

スリープ アンド チャージ USB ポートを使用すると、コンピュータの電源がオフの場合でも電子デバイスを充電できます。通常、コンピュータの電源がオフになると、USB ポートの電源もオフになります。これにより、コンピュータの電源がオンになっていない限り、電話やその他のデバイスを充電できなくなります。スリープ アンド チャージ USB ポートには、コンピュータがオフの場合でも電力が供給され続けます。ラップトップでは、AC から電力が供給されていないときに USB ポートからデバイスを充電すると、ラップトップのバッテリーの消耗が早くなります。ほとんどのラップトップには、バッテリーの充電レベルが低くなりすぎると充電を停止する機能が備わっています。スリープアンド充電が機能するには、デスクトップ マシンを AC 電源に接続したままにする必要があります。

黄色の USB ポートはスリープアンド充電を示します

これらのポートは異なる色で表示されます (主に赤または黄色)。 Dell ラップトップでは、ポートには標準の USB シンボルが付いており、右側に稲妻のアイコンが追加されています。デルでは、この機能を「PowerShare」と呼んでいます。

Acer Inc. および Packard Bell ラップトップでは、スリープおよび充電 USB ポートに非標準の記号 (バッテリーの絵の上に「USB」という文字) が付いています。この機能は単に「パワーオフ USB」と呼ばれます。

モバイル機器の充電器の規格

中国では

2007 年 6 月 14 日の時点で、中国でライセンスを申請するすべての新しい携帯電話は、バッテリ充電用の電源ポートとして USB ポートを使用することが義務付けられています。これは、D+ と D- を短絡する慣例を使用する最初の規格でした。

OMTP/GSMA ユニバーサル充電ソリューション

2007 年 9 月、オープン モバイル ターミナル プラットフォーム グループ (ノキア、サムスン、モトローラ、ソニー エリクソン、LG などのモバイル ネットワーク オペレーターとメーカーのフォーラム) は、メンバーがモバイル デバイスの将来の共通コネクタとしてマイクロ USB について合意したと発表しました。 。

GSM 協会 (GSMA) も 2009 年 2 月 17 日にこれに続き、2009 年 4 月 22 日にはこれが CTIA (無線協会) によってさらに承認され、2009 年 10 月 22 日には国際電気通信連合 (ITU) もユニバーサル規格を受け入れたと発表しました。充電ソリューションは、同社の「エネルギー効率の高い 1 つの充電器ですべての新しい携帯電話に適合するソリューション」であり、次のように付け加えました。「Micro-USB インターフェイスに基づいた UCS 充電器には、4 つ星以上の効率評価 (最大 3 つ) も含まれます。定格外の充電器よりもエネルギー効率が 2 倍優れています。」

EUのスマートフォン電源規格

詳細は「共通外部電源」を参照

2009 年 6 月、世界最大手の携帯電話メーカーの多くが EC 主催の覚書 (MoU) に署名し、欧州連合内で販売されるほとんどのデータ対応携帯電話を共通の外部電源 (EPS) と互換性のあるものにすることに同意しました。 EU の共通 EPS 仕様 (EN 62684:2010) は、USB バッテリ充電規格を参照しており、GSMA/OMTP および中国の充電ソリューションに似ています。n 2011 年 1 月、国際電気標準会議 (IEC) は、(EU の) 共通 EPS 仕様のバージョンをリリースしました。 IEC 62684:2011 としての EPS 規格。

非標準デバイス

一部の USB デバイスは、単一ポートの仕様で許可されている以上の電力を必要とします。これは、外付けハード ディスク ドライブや光ディスク ドライブ、また一般にモーターやランプを備えたデバイスで一般的です。このようなデバイスは、標準で許可されている外部電源を使用することも、デュアル入力 USB ケーブルを使用することもできます。このケーブルの 1 つの入力は電源とデータ転送に使用され、もう 1 つは電源のみに使用されます。標準の USB デバイス。一部の USB ポートおよび外部ハブは、実際には、仕様で必要とされるよりも多くの電力を USB デバイスに供給できますが、標準準拠のデバイスはこれに依存しない場合があります。

USB 仕様では、デバイスが使用する総平均電力を制限することに加えて、デバイスが最初に接続されたときの突入電流 (つまり、デカップリングおよびフィルタ コンデンサの充電に使用される電流) も制限します。そうしないと、デバイスを接続すると、ホストの内部電源に問題が発生する可能性があります。 USB デバイスは、USB ホストがサスペンドされたときに自動的に超低電力サスペンド モードに入る必要もあります。それにもかかわらず、多くの USB ホスト インターフェイスは、サスペンド時に USB デバイスへの電力供給を遮断しません。

一部の非標準 USB デバイスは、ホスト インターフェイスと電力消費をネゴシエートする適切な USB ネットワークに参加せずに 5 V 電源を使用します。これらは通常、 USB デコレーションと呼ばれます。例としては、USB 電源のキーボード ライト、ファン、マグカップ クーラーとヒーター、バッテリー充電器、小型掃除機、さらには小型溶岩ランプなどがあります。ほとんどの場合、これらのアイテムにはデジタル回路が含まれていないため、標準に準拠した USB デバイスではありません。これにより、一部のコンピュータでは、過剰な電流が流れたり、回路が損傷したりするなどの問題が発生する可能性があります。バッテリ充電仕様が登場する以前の USB 仕様では、デバイスが低電力モード (最大 100 mA) で接続し、電流要件をホストに伝達する必要がありました。これにより、デバイスは高電力モードに切り替えることができます。

一部のデバイスは、充電ポートに接続すると、バッテリー充電仕様で許可されているよりもさらに多くの電力 (10 ワットまたは 2.1 アンペア) を消費します。 iPad と MiFi 2200 は、そのようなデバイスの 2 つです。Barnes & Noble NOOK Color デバイスには、1.9 アンペアで動作する特別な充電器も必要です。

USB電源供給

2012 年 7 月、USB Promoters Group は、USB Power Delivery (「PD」) 仕様の最終決定を発表しました。これは、標準 USB タイプ A/B コネクタを備えた認定「PD 対応」USB ケーブルを使用して最大 100 W の電力を供給することを規定する拡張機能です。 USB-micro B/AB コネクタを備えた PD 対応ケーブルの場合、サポートされる最大電力は 20 V で最大 60 W、12 V で 36 W、5 V で 10 W です。 -device または device-to-host 構成がサポートされています。

その目的は、既存のヨーロッパおよび中国の携帯電話充電規格の自然な拡張として、ラップトップ、タブレット、USB 電源のディスク、および同様に高出力の家庭用電化製品を均一に充電できるようにすることです。これは、小型機器に使用される電力が住宅と公共の建物の両方で送電および使用される方法にも影響を与える可能性があります。

パワードUSB

詳細は「PoweredUSB」を参照

PoweredUSB は、5 V、12 V、または 24 V で最大 6 A を供給する 4 つの追加ピンを追加する独自の拡張機能です。バーコード リーダー、クレジット カード端末、プリンターなどの周辺機器に電力を供給する POS システムで一般的に使用されます。 。