USB PD 3.0の秘密を明かす：将来的にはどんな充電器でも急速充電が可能に

スマートフォンの普及と、プロセッサや画面などのエネルギーを大量に消費するハードウェアの急速なアップデートにより、スマートフォンをサポートするために、より強力なバッテリーが必要になっています。最近、携帯電話のハードウェアはすべて急速に発展しているようですが、携帯電話のバッテリー技術には大きなアップデートがありません。携帯電話の長時間動作に必要な電力を確保するため、多くのメーカーが大容量バッテリーを内蔵しています。ただし、バッテリー容量の増加は携帯電話の充電時間の増加につながります。そこでメーカー各社は充電技術の研究を重ね、カーブ充電という急速充電方式が誕生しました。

今では急速充電はスマートフォンに欠かせない機能へと進化しました。より一般的なソリューションとしては、Qualcomm QC、MediaTek PEP、OPPO VOOC、Huawei FCP/Supercharge、USB PD などがあります。どちらも携帯電話のバッテリーを急速充電するためのものですが、原理は異なります。携帯電話の充電ヘッドが家中に溢れているのはよくあることですが、多くの携帯電話ブランドの急速充電ヘッドは汎用的ではありません。

急速充電規格を標準化するため、USB-IF（USB標準化機構）は最近、USB PD 3.0の重要なアップデートをリリースしました。これは、急速充電技術仕様のPPS（プログラマブル電源）を統一して、Qualcomm QC4.0/3.0、MediaTek PE3.0/2.0、Huawei/OPPOなどのソリューションを組み込み、USBインターフェースが非USB PDプロトコルを通じて電圧を調整できないようにすることを目指しています。メーカーが独自の急速充電プロトコルを PPS 仕様に書き込むと、将来的には、急速充電をサポートする携帯電話は、理論的には他の携帯電話ブランドの急速充電ヘッド (PPS 仕様) を使用して急速充電も実現できるようになります。

既存の携帯電話急速充電プロトコルの簡単な紹介

最近では急速充電をサポートする携帯電話が増えていますが、これらは主に 1. 高電圧・低電流の急速充電と 2. 低電圧・高電流の急速充電の 2 つのソリューションに分かれています。最初のソリューションを使用する一般的なソリューションには、Qualcomm QuickCharge、MediaTek PEP、Huawei FCP などが含まれ、2 番目のソリューションには、OPPO の VOOC と Huawei の SuperCharge が含まれます。 USB-PD プロトコルには、高電圧と低電圧の 2 つの部分が含まれます。

ご存知のとおり、P=UI です。充電電力を向上させるには、電流または電圧、あるいはその両方を増やすだけです。ただし、電圧と電流を無制限に増やすことはできません。どちらも携帯電話を著しく熱くするからです。

最初のタイプの高電圧、低電流急速充電では、充電プロセス中に充電電圧（約 7 ～ 20 V）を上げて、充電電力を増加させます。急速充電機能のない携帯電話の充電プロセスでは、通常、充電ヘッドを介して 220V の電圧が 5V に下げられ、携帯電話の内部回路によって 5V の電圧が 4.2V に下げられ、その後、電力がバッテリーに転送されます。高電圧、低電流の急速充電では、5V充電ヘッドの出力電圧が7〜20Vに上昇し、その後、携帯電話内部の電圧が4.2Vに低下しますが、電圧低下プロセス全体で熱エネルギーが発生します。充電プロセス全体を通じて本体はより多くの熱エネルギーを発生し、充電器と携帯電話の両方が顕著な熱を発生するため、充電効率の向上にはつながりません。

2 番目のタイプの低電圧、高電流の急速充電では、一定の電圧 (4.5V ～ 5V) で電流が増加します。一般的に、電流の迂回には並列回路が使用されます。一定電圧の場合、並列分岐後の各回路にかかる圧力は小さくなります。携帯電話で同じ処理を行えば、各回路にかかる圧力は小さくなります。たとえば、VOOC フラッシュ充電では、充電ケーブル ライン/USB ポート コンタクトの数を増やすことで、高電流容量を強化します。 Huawei SuperChargeの急速充電の原理も同様です。機体内部の「高圧から低圧への変化」によって生じる高熱を避けてください。

USB PD 3.0: 高電圧と低電流、低電圧と高電流の両方をカバー

USB PD 3.0 では、電圧出力範囲が 3.0V ～ 21V に指定されており、ステップ振幅変調電圧は 20mV です。

これには、低電圧と高電圧の 2 つの部分が含まれます。これまでの PD プロトコルの電流データ (1.5A、2A、3A、5A) に基づいて、この USB PD 3.0 は、高電圧/低電流と低電圧/高電流の 2 つの急速充電ソリューションを同時に実現できるようになります。なお、電圧変調ステップは20mVです。全体的なアイデアは、Qualcomm QC 急速充電の高電圧と低電流 (充電効率を確保するためにステップ変調電圧も使用) と VOOC フラッシュ充電の低電圧と高電流を統合したものです。

つまり、USB PD 3.0 は現在の急速充電の本質を吸収し、それを「大規模で完全な」急速充電ソリューションに再統合して、統一された携帯電話の急速充電を実現します。急速充電をサポートするすべての携帯電話は、PPS テクノロジーをサポートする充電器を通じて急速充電できます。 1つの充電器ですべての携帯電話に対応できる時代に戻ります。現在、USB PPS は我が国の工業情報化省の電気通信技術研究所と合意に達しています。同時に、Google は最新の Android 7.0 OEM 仕様で、USB インターフェースを使用する携帯電話の場合、急速充電技術は USB PD をサポートしなければならないと強調しました。

理論的には非常に素晴らしいですが、PD3.0は2017年に普及するでしょうか？

Google が規定する Android システムでは画面上の 3 つの仮想ボタンを使用しなければならないのと同様に、USB PD 3.0 も普及は難しいかもしれません。大手メーカーは、依然として自分たちが最良だと思う急速充電ソリューションを選択するでしょう。結局、地元の環境が地元の人々を育み、地元の環境が地元の習慣を形成するのです（このような高級な話をするのは、利益関係のためではありません。詳しくは触れません）。 USB PD 3.0は9年間の義務教育のようなもので、急速充電の使い方が分からない人や、携帯電話分野に参入したばかりの新興メーカーに一連の標準ソリューションを提供します（もちろん、地主は独自の急速充電技術を宣伝し続けるでしょう）。

Googleは、Android 7.0を搭載した携帯電話が標準USBインターフェースを備えている場合、その急速充電はUSB PDに基づく必要があると規定していますが、編集者は、この規制に従うのは少数のモデルのみであり、ほとんどのモデルは独自の規制に適応するだろうと推測しています。さらに、市場にはPPS技術をサポートするサードパーティの携帯電話充電器が非常に少ないため、2017年に急速に普及することは困難です。

USB PD 3.0の普及は何をもたらすのでしょうか？

USB PD 3.0 の普及がユーザーにとって良いことであることは間違いありません。現在では、メーカー自らがさまざまな急速充電技術を開発しています。急速充電を実現するための条件は厳しい。携帯電話、充電器、データケーブルは互いに対応しており、不可欠です。 USB PD 3.0 の普及により、このジレンマは解消される可能性があります。さまざまなブランドのすべての携帯電話、さまざまなブランドの急速充電充電器、データケーブルは互換性があります。充電器やデータケーブルを家中探し回る必要はもうありません。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。