技術解説 給電専用USB Type Cコネクターの概要

この投稿では
1.電力アプリケーションに対するUSB Type Cのメリット
2.給電専用USB Type Cコネクター
3.その他の電力に関する考慮すべき項目
4.USB Type Cの未来

USBコネクタは1990年代半ばに登場し、それ以来、サイズ、形状、データ転送能力、電力制約などの面で進化してきました。 今日、最新の物理標準はType Cで、帯域幅が広く双方向性と可逆性の両方を備えていることに加えて、この最新のイテレーションは、前世代よりも大幅に高い電力転送が可能です。 USBコネクタに関しては、関連する3つの基準、物理的なコネクター、データ転送プロトコル、給電があります。 Same Skyでは、これらの基準について詳細に説明したブログ記事がこちらにあります。 USB Type Cコネクターは、高いレベルから物理コネクタ規格に準拠しています。この物理規格は、最大100Wまでの給電規格に合う設計がされています。 これはUSBを新たな電力に関するチャンスの領域へと開放します。2021年にリリースされたUSB PD3.1規格は、Type Cの電力伝送能力を240 Wにまで拡張しました。

電力アプリケーションに対するUSB Type Cのメリット

標準USB Type Cコネクタは、16データ転送ピン、4電力ピン、4接地ピンの合計24ピンが内蔵されています。 最大240Wの電力容量を備えたUSB Type Cは、大量の電力を必要とする多くのアプリケーションで実行可能なオプションであり、 データ転送が必要ない場合でも、標準のDC電源コネクタにとって代わることができます。

USBを給電方法として使用する最大の利点は、標準化です。USBコネクターはユビキタスになり、Type Cへの移行が急速に勢いを増しています。 多くの新しい携帯電話やモバイルデバイスは、すでにUSB Type C付きで出荷されていますが、EUでは、すべてのモバイルデバイスでは2024年末までに、 ノートパソコンでは2026年までに充電標準としてType Cコネクタを採用するようになりました。 単一の、多くの異なる製品用の既製のケーブルタイプを利用するという確実な便利さは、エンドユーザーにとって非常に魅力的です。 OEMの観点からは、これらのコネクターは、電源のみのコネクターとデータ＋電源のコネクターの両方で、標準化により一定レベルの相互運用性が保証されているため、 非常に安定したサプライチェーンで容易に見つけることができます。 また、この規格は設計の統合を容易にし、Type Cは他の多くのバレルコネクターよりもはるかに小さなフットプリントを実現しています。 最後に、USB Type Cコネクターは、10,000回の嵌合サイクルを持つ堅牢なコネクターで、長期にわたって使える寿命が確保されています。

給電専用USB Type Cコネクター

上記のメリットにより、Same Skyは、充電または電力供給が唯一の機能である設計向けに給電専用USB Type Cレセプタクルを開発しました。 Same Skyの60Wの給電専用USB Type Cレセプタクルでは、16のデータ転送ピンと設置ピンの2つを取り除き、4つの給電ピンと2つの設置ピンのみを残しました。

24ピンType C（左）の6ピン給電専用Type C（右）との比較

コネクター自体の簡素化された設計により、標準の6本ピンの代わりに24本のみでコネクターのコストが大幅に削減されます。 部品コストの低さに加え、ピンや関連するはんだ点の大部分を排除することで、複雑性や故障率を低減します。 これらはデータ転送には使用できませんが、データと電源の両方を転送する標準的なUSB Type Cケーブルで動作するため、 製品とやりとりをする際にエンドユーザー側で必要となる追加の手順やハードウェアはありません。

データ転送ピンは取り外されているため、USB 3.0の給電ネゴシエーション・プロセスは発生しません。 その場合、充電デバイスはUSBの標準電力伝送レートである5Vと1Aを返します。 その他すべてのアプリケーションに対しては、コネクタは他の電源ジャックと同様に機能し、充電はアダプタ/充電回路によって管理されます。

その他の電力に関する考慮すべき項目

USB Type Cコネクターは、さまざまなシナリオで非常に有用ですが、専用の給電オプションが実用的なソリューションとなる場合もあります。 例えば、240Wのハードリミットでは、Type Cは、より多くの電力が必要な場合は単に機能しません。 ただし、USB PD 3.1で導入された強化された 240 W制限により、Type C電源接続の可能性がさらに広がりました。 また、特定の設計上の制約により、異なるフットプリントまたはコネクターサイズが必要な場合もあります。 最終的には、よりカスタムなソリューションが必要な場合、USB Type Cコネクターは、その標準化されたフットプリント、サイズ、および仕様によって制限される可能性があります。 その他の電力コネクターが最善のソリューションになる場合の詳細については、Same SkyのブログのDC電源コネクターの選択をお読みください。

USB Type Cの未来

USB Type CコネクターとPower Delivery規格は、新しい電力管理および送信を行う新しい見方が開かれました。 万能のソリューションではありませんが、ハイパワー機能とグローバルな標準化により、多くの異なる製品で検討できる優れたオプションとなっています。 給電のみが必要な場合は、低コストかつ設計統合が簡素化されているSame Skyの給電専用USB Type Cコネクターがエンジニアにとっての魅力手なソリューションとなります。

Same Skyでは現在、最大3Aの電流定格と20Vdcの電圧定格を備えた、水平型または垂直型の60Wの給電専用USB Type Cレセプタクルを提供しています。