USBハードウェア
- マイクロBプラグ
- 多くの古い日本製カメラでUSBとアナログAV出力の両方に使用されている独自のUC-E6コネクタ
- Mini-Bプラグ（逆向き）
- 標準Aレセプタクル（反転型；USBは延長ケーブルを許可していないため非準拠[1]）
- 標準Aプラグ
- 標準Bプラグ
USB規格の初期バージョンでは、使いやすく寿命の長いコネクタが指定されていました。規格の改訂では、小型のポータブル デバイスに便利な小型コネクタが追加されました。USB 規格の高速化により、追加のデータ リンクを可能にする別のコネクタ ファミリが生まれました。USB のすべてのバージョンで、ケーブルの特性が指定されています。SuperSpeed として販売されているバージョン 3.xケーブルでは、データ リンクが追加されました。具体的には、2008 年に USB 3.0 で全二重レーン (方向ごとにシリアル データの差動信号1 つ用の 2 本のツイスト ペア線) が追加され、2014 年には USB-C 仕様で 2 つ目の全二重レーンが追加されました。
USB には、周辺機器に電力を供給する機能が常に含まれていましたが、供給できる電力の量は時間の経過とともに増加しています。最新の仕様はUSB Power Delivery ( USB-PD ) と呼ばれ、最大 240ワットの供給が可能です。当初、USB 1.0/2.0 は最大 2.5 W、USB 3.0 は最大 4.5 W、その後の Battery Charging (BC) 仕様は最大 7.5 W の電力を供給していました。最新の Power Delivery 仕様は、2012 年の USB PD 1.0 から始まり、最大 60 ワットの電力供給を提供していました。2013 年には PD 2.0 バージョン 1.2 が USB 3.1 とともに最大 100 W まで、そして 2021 年の USB PD 3.1 では最大値が 240 W に引き上げられました。USB は、多くの携帯電話やその他の周辺機器やハブの充電形式として選択されており、専用充電器の急増を抑制しています。 USB 3.1以降、USB-PDはUSB規格の一部です。最新のPDバージョンは、低消費電力のノートパソコンにも電力を供給できます。
標準の USB-C ケーブルは、60 ワットと少なくとも USB 2.0 のデータ機能に指定されています。
2019 年には、現在では USB-C のみをベースとする USB4 に、接続指向のビデオおよびオーディオ インターフェイス機能 ( DisplayPort ) とThunderbolt 3+との互換性が追加されました。
コネクタ
他のデータバス（イーサネットなど）とは異なり、USB接続は方向付けされており、ホストデバイスにはダウンストリーム側ポート（DFP）があり、ハブや周辺機器のアップストリーム側ポート（UFP）に接続します。USBは階層化されたスター型のネットワークトポロジを実装します。
元々、デフォルトではダウンストリーム側のポートのみが電力を供給していました。このトポロジは、電気の過負荷や機器の損傷を簡単に防ぐために選択されました。
従来の USB ケーブルにはそれぞれ、機械的に異なるプラグが付いた 2 つの明確な端があります。1 つは Type-A プラグ (ホストまたはハブのダウンストリーム ポートに接続)、もう 1 つは Type-B プラグ (ハブまたは周辺機器のアップストリーム ポートに接続) です。各形式には、A端とB端のそれぞれにプラグとレセプタクルが定義されています。USB ケーブルは、定義上、両端にプラグがあります。1 つの例外 (Type-A から Type-A へのプラグ) を除き、すべてのケーブルには 1 つの Type-A プラグと 1 つの Type-B プラグがありました。Type‑C のリリースとともに、一方の端に Type‑C プラグ、もう一方の端に Type-A または Type-B プラグがある移行ケーブルが登場しました。これらの移行ケーブルにも方向性があり、このようなケーブルでは、反対側のコネクタを補完するために、Type‑C プラグが電気的にAまたはBとして適切にマークされています。 Micro-ABレセプタクルと（廃止された）Mini-ABレセプタクルを除き、すべてのレガシーレセプタクルはType-AまたはType-Bのいずれかです。Type-ABレセプタクルはType-AとType-Bの両方のプラグに対応し、このようなレセプタクルを備えたデバイスは、接続されたプラグの種類に応じてDFP（ホスト、ハブDFP）またはUFP（周辺機器、ハブUFP）の役割を果たします。
従来の USB コネクタには、オリジナルの標準、ハンドヘルド モバイル機器に対応するために初めて試みられたミニコネクタ (現在ではほとんど廃止されています)、およびマイクロの 3 つのサイズがあります。これらはすべて、2 つのレーン (USB 3.2 1×2 (10 Gbit/s)、USB 3.2 2×2 (20 Gbit/s)、または任意の USB4 モード) の動作モードに必要な Type-C に 2014 年に置き換えられ、どちらの方向にも最大 240 ワットの電力を供給できます。
USB4 より前では、USB データ転送速度には、Low-Speed、Full-Speed (USB 1.0 と 1.1 の両方)、High-Speed (USB 2.0)、SuperSpeed (USB 3.0、後にUSB 3.2 Gen 1×1に指定)、および SuperSpeed+ ( USB 3.1 Gen 2に指定、後にUSB 3.2 Gen 2×1に指定) の 5 つの速度がありました。
レガシーコネクタは、標準の最初の 3 世代 (USB 1. x、USB 2.0、USB 3. x ) でハードウェアとケーブル接続の要件が異なります。USB デバイスには実装モードの選択肢がいくつかあり、USB 3.1 以降では、USB リリースだけでは実装モードを十分に指定できなくなりました。デバイスがサポートする機能は、デバイスのチップセットまたは含まれるSoCと、OS でサポートされているドライバによって定義されます (したがって、デバイスの仕様でサポートされている USB 動作モードの完全な名前を確認する必要があります。印刷されたアイコンでは通常、すべてのモードが指定されたり、十分に正確に指定されたりしません)。USB 3 仕様では、Standard‑A SuperSpeed プラグとレセプタクルの内部で見える絶縁体を特定の青色 ( Pantone 300 C) にすることが推奨されています。[2] USB 3.1で導入された10Gbit/s（Gen 2）信号速度をサポートするStandard-Aレセプタクルでは、一部のメーカーは代わりに青緑色を使用していますが、規格では、より高い速度に対応するものも含め、すべてのSuperSpeed対応Standard-Aレセプタクルに同じ青色を使用することが推奨されています。
プロパティ
USB委員会が規定するコネクタは、USBの根底にある多くの目標をサポートするものであり、コンピュータ業界がこれまで使用してきた多くのコネクタから得られた教訓を反映しています。ホストまたはデバイスに取り付けられたコネクタはレセプタクルと呼ばれ、ケーブルに接続されたコネクタはプラグと呼ばれます。[3] USB仕様書では、プラグを表すために「オス」、レセプタクルを表すために「メス」という用語が定期的に定義されています。 [4] [説明が必要]
USBプラグは、設計上、レセプタクルに正しく挿入できないようになっています。USB規格では、ケーブルプラグとレセプタクルにマークを付け、ユーザーが正しい向きを認識できるようにすることが義務付けられています。[3]しかし、USB-Cプラグはリバーシブルです。USBケーブルと小型USBデバイスは、他のコネクタのようにネジ、クリップ、サムターンなどを使用せず、レセプタクルのグリップ力によって固定されます。
AプラグとBプラグが異なるため、誤って2つの電源を接続することを防ぎます。しかし、スマートフォンのUSB On-The-GoやUSB電源Wi-Fiルーターなどの多目的USB接続の登場により、この方向性のあるトポロジーの一部は失われています。これらの接続では、A-A間、B-B間、そして場合によってはY字型スプリッターケーブルが必要になります。より詳細な概要については、以下のUSB On-The-Goコネクタのセクションをご覧ください。
両端にAプラグが付いたケーブルと呼ばれるものがあり、これは「ケーブル」に例えば2つのポートを持つUSBホスト間転送デバイスが含まれている場合に有効となる場合があります。 [5]これは定義上、2つの論理Bポートを持ち、それぞれにキャプティブケーブルが接続されたデバイスであり、2つのA端を持つケーブルではありません。
耐久性
標準コネクタは、過去の多くのコネクタよりも堅牢になるよう設計されています。これは、USBがホットスワップ可能であるため、以前のコネクタよりも頻繁に、そしておそらくそれほど注意を払わずに使用されることが予想されるためです。
標準的なUSBコネクタの挿抜寿命は最低1,500回とされており[6]、Mini-Bコネクタでは5,000回にまで向上しています[6] 。すべてのMicroコネクタの定格は10,000回であり[6]、USB-Cにも同様の仕様が適用されます[7] 。これを実現するために、ロック装置が追加され、板バネがジャックからプラグに移動されたため、最も負荷のかかる部分が接続部のケーブル側になります。この変更は、より安価なケーブルのコネクタが最も摩耗しやすいように行われました[ 6]。[ページが必要]
標準的なUSBでは、USBコネクタの電気接点は隣接するプラスチック製の舌状部によって保護されており、接続アセンブリ全体は通常、囲む金属シェルによって保護されています。[6]
プラグのシェルは、内部ピンよりも先にレセプタクルに接触します。シェルは通常、静電気を放散し、コネクタ内の配線をシールドするために接地されています。
互換性
USB 規格では、物理的な非互換性を防ぐために、プラグ本体の最大寸法や、隣接するポートがブロックされないようにレセプタクル周囲の最小クリアスペースなど、コネクタの寸法と許容範囲を指定しています。
ピン割り当て
USB 1.0、1.1、2.0 は、電源用に 2 本の線（V BUSと GND）を使用し、シリアルデータの1 つの差動信号用に 2 本の線を使用します。 [8]ミニ コネクタとマイクロ コネクタには、標準コネクタの 4 つの接点ではなく、それぞれ 5 つの接点があり、IDで指定された追加の接点により、On-The-Go デバイスのABレセプタクルに接続する際にAプラグとBプラグが電気的に区別されます。 [9]タイプ C からレガシー ケーブルまたはアダプタのタイプ C プラグも同様にAまたはBとして電子的にマークされています。ケーブルでは、定義上すべてのレガシー ケーブルにはA端とB端があるため、反対側の端のコネクタの補完としてマークされ、アダプタでは、タイプ C プラグはアダプタが受け入れるプラグと一致するようにマークされています。
USB 3.0 では、(双方向)レーン(合計 4 本のワイヤを持つ 2 つの追加差動ペア、SSTx+、SSTx-、SSRx+、および SSRx-) が追加され、SuperSpeedでの全二重データ転送が可能になり、シリアル ATAまたはシングル レーンのPCI Expressに似たものになりました。
- 電源（V BUS、5 V）
- データ−（D−）
- データ+（D+）
- ID（外出先）
- GND
- スーパースピード送信（SSTx-）
- スーパースピード送信+ (SSTx+)
- GND
- スーパースピード受信（SSRx-）
- スーパースピード受信+ (SSRx+)
| ピン | 名前 | 配線色[a] | 説明 | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Vバス | 赤または | オレンジ | +5V |
| 2 | D− | 白または | 金 | データ− |
| 3 | D+ | 緑 | データ+ | |
| 4 | GND | 黒または | 青 | 地面 |
| ピン | 名前 | 配線色[a] | 説明 |
|---|---|---|---|
| 1 | Vバス | 赤 | +5V |
| 2 | D− | 白 | データ− |
| 3 | D+ | 緑 | データ+ |
| 4 | ID | なし（プラグのみ使用） | ケーブルを Mini-AB または Micro-AB レセプタクルに接続すると、ID ピンは On-The-Go デバイスに対してプラグがケーブルのタイプ A (ホスト) 端であるかタイプ B (周辺機器) 端であるかを示し、それに応じてデバイスがホストまたは周辺機器として動作するようになります。
|
| 5 | GND | 黒 | 信号グランド |
- ^ ab 一部の情報源ではD+とD−が誤って入れ替わっています。
色
| 色 | 位置 | 説明 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 白 （USB規格で必須）[11] [要出典] | コンセントとプラグ | マイクロA、ミニA | ||||||
| 黒 （USB規格で必須）[11] [4] | コンセントとプラグ | マイクロB、ミニB | ||||||
| グレー （USB規格で必須）[11] [要出典] | レセプタクル | マイクロAB、ミニAB | ||||||
| 青（パントン 300C） （USB規格で推奨）[2] | コンセントとプラグ | 標準AコネクタがUSB 5Gbps（USB 3.0で導入）をサポートし、場合によっては10Gbps（USB 3.1で導入）もサポートしていることを示します。 | ||||||
| ティールブルー （USB規格の一部ではない） | コンセントとプラグ | 標準Aまたは標準BコネクタがUSB SuperSpeed(+) 10Gbps（USB 3.1で導入）をサポートしていることを示します。 | ||||||
| 緑 （USB規格の一部ではありません） | コンセントとプラグ | Type-AまたはType-B、Qualcomm Quick Charge（QC） | ||||||
| 紫色 （USB規格の一部ではない） | プラグのみ | Type-AまたはType-C、Huawei SuperCharge | ||||||
| 黄色または赤 （USB規格の一部ではありません） | コンセントのみ | 高電流またはスリープ＆充電 | ||||||
| オレンジ （USB規格の一部ではありません） | コンセントのみ | 主に産業用ハードウェアで使用される高保持コネクタ | ||||||
USBポートとコネクタは、機能やモードを区別するために色分けされていることがよくあります。色分けが必要なのは、マイクロコネクタとミニコネクタ内部に見える絶縁体のみです。Aコネクタは白、Bコネクタは黒、AとBの両方のプラグが接続可能なABレセプタクルは灰色です。USB 3 Standard-Aコネクタ（10Gbps対応のものも含む）にはPantone 300 Cが推奨されていますが、一部のメーカーはUSB 10Gbps対応レセプタクルに非標準のティール色を使用しています。[2] : §5.3.1.4 [3] : §5.3.1.3
種類
USB コネクタの種類は、仕様が進化するにつれて増加しました。オリジナルの USB 仕様では、標準 A および標準 B のプラグとレセプタクルが規定されており、当時は単にタイプ Aおよびタイプ Bと呼ばれていました。その後、他のタイプ A およびタイプ B コネクタが追加されるにつれて (最初はミニ、次にマイクロ)、オリジナルのコネクタにも標準 Aおよび標準 Bという用語が使われるようになりました。AとB の区別は、ホストとハブのみがタイプ A レセプタクルを持ち、各周辺機器がタイプ B を持つという、USB の方向性アーキテクチャを強制するためのものです。標準プラグのデータ ピンは電源ピンに比べて凹んでいるため、データ導体を接続する前に電源と接地が確立され、プラグを抜くときにはその逆が行われます。デバイスによっては、データ接続の有無に応じて異なるモードで動作します。充電ドックは電源を供給しますが、ホスト デバイスやデータ ピンは含まれていないため、対応している USB デバイスであれば、標準の USB ケーブルで充電したり操作したりできます充電専用ケーブルでは、データ線がデバイス側で短絡されます。そうしないと、デバイスが充電器を不適切として拒否する可能性があります。
標準コネクタ
- 標準Aコネクタ：このプラグは長方形の断面を持ち、USBホストまたはハブのダウンストリーム対向ポート（DFP）の標準Aレセプタクルに挿入され、電力とデータの両方を伝送します。 [12] [13]
- 標準Bコネクタ：このプラグはほぼ正方形の断面を持ち、上端の外側の角は面取りされています。着脱式ケーブルの一部として、プリンターなどのデバイスの単一のアップストリーム側ポート（UFP）に挿入します。一部のデバイスでは、標準Bレセプタクルはデータ接続がなく、アップストリームデバイスからの電源供給のみに使用されます。この2つのコネクタ（A-B）構造により、ユーザーが誤ってループを形成するのを防ぎます。[14] [15]
オーバーモールドブーツ（コネクタの取り扱いに使用される部分）の最大許容断面積は、標準Aプラグタイプでは16 x 8 mm（0.63 x 0.31インチ）、標準Bプラグタイプでは11.5 x 10.5 mm（0.45 x 0.41インチ）です。 [4]
ミニコネクタ
Mini-USBコネクタは、2000年4月にUSB 2.0と同時に導入され、主にデジタルカメラ、スマートフォン、タブレットコンピュータなどの小型デバイスで使用されています。Mini-AプラグとMini-Bプラグはどちらも約3 x 7 mm（0.12 x 0.28インチ）です。
Mini-AコネクタとMini-ABレセプタクルは2007年5月に廃止され、それ以降新製品での使用は禁止されました。[16]より一般的なMini-Bコネクタはまだ許可されていますが、 On-The-Go準拠ではなく、認証されません。[17] [18] [19] Mini-Bコネクタは初期のスマートフォンとPDA間のデータ転送に一般的で、 PlayStation PortableやMotorola Razr V3などのデバイスに使用されており、後者では充電器としても機能します。
Mini-AB レセプタクルは Mini-A または Mini-B プラグのいずれかを受け入れるため、On-The-Go デバイスはそれに応じてホスト (A) または周辺機器 (B) として動作します。
マイクロコネクタ
2007年1月4日にUSB-IFによって発表されたMicro-USBコネクタ[20] [21]は、Mini-USBと同等の幅を持ちながら厚さは約半分であるため、より薄型のポータブルデバイスへの搭載が可能となっている。Micro-Aプラグは6.85 x 1.80 mm（0.270 x 0.071インチ）で、プラグ本体の最大サイズは11.7 x 8.5 mm（0.46 x 0.33インチ）である。一方、Micro-Bプラグは高さと幅は同じで、プラグ本体の最大サイズは10.6 x 8.5 mm（0.42 x 0.33インチ）とわずかに小さい。[10]
より薄型のマイクロUSBコネクタは、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、カメラなど、2007年5月から2014年後半までに製造されたデバイスのミニコネクタを置き換えることを目的としていました。[22]
マイクロプラグの設計は、少なくとも10,000回の抜き差しサイクルに耐えるように設計されており、これはミニプラグの設計よりも高い耐久性である。[20] [23]マイクロコネクタは、デバイスの機械的摩耗を減らすようにも設計されている。代わりに、交換が容易なケーブルが、接続と切断による機械的摩耗の多くに耐えるようになっている。ユニバーサルシリアルバスマイクロUSBケーブルおよびコネクタの仕様では、マイクロAプラグ、マイクロABレセプタクル（マイクロAプラグとマイクロBプラグの両方に対応）、マイクロBプラグとレセプタクルの機械的特性が詳述されている。[23]さらに、標準AレセプタクルとマイクロAプラグを備えた認可アダプタ（例えば、デスクトッププリンタに接続された既存の標準A-Bケーブルにカメラを接続する場合に使用される）も規定されている。
USB-Cプラグ（下記参照）が導入されたにもかかわらず、Micro-Bプラグは、特定の、多くの場合低価格のハードウェアに引き続き取り付けられています。[24]
OMTP規格
マイクロUSBは、2007年に携帯電話事業者団体のOpen Mobile Terminal Platform（OMTP）によって、モバイル機器のデータと電源用の標準コネクタとして承認されました。[25]
マイクロUSBは2009年10月に国際電気通信連合（ITU）によって「ユニバーサル充電ソリューション」として採用されました。[26]
欧州では、マイクロUSBはEUで販売されるスマートフォンに使用するための共通外部電源（EPS）として定義され、 [27]世界最大の携帯電話メーカー14社がEUの共通EPS覚書（MoU）に署名しました。[28] [29] MoUの最初の署名者の1つである Appleは、共通EPS MoUで許可されているように、Apple独自の30ピンドックコネクタと、後にLightningコネクタを備えたiPhone用にマイクロUSBアダプタを提供しています。[30] [31] CEN、CENELEC、ETSIによれば。
USB3。×コネクタと下位互換性
USB 3.0では、標準とマイクロの両方のSuperSpeedプラグとレセプタクルが導入されました。3.0 SuperSpeedレセプタクル（標準A、標準B、マイクロB、マイクロAB）はすべて、対応する3.0以前のプラグと下位互換性があります。さらに、標準A SuperSpeedプラグは、SuperSpeed以前の標準Aレセプタクルに適合します。（その他のSuperSpeedプラグは、SuperSpeed以前のレセプタクルには接続できません。）
デバイスが SuperSpeed リンクを持つには、デバイス間のすべてのコネクタが Type-C または SuperSpeed である必要があります。
USB‑C より前のすべての USB ケーブルは、一方の端にAプラグ、もう一方の端にBプラグがありました (まれに、オペレーティングシステムのデバッグやその他のホスト間接続アプリケーション用に、特定の導体が省略された特別なA – A構成がありました)。 [2] : §5.5.2 USB‑C からレガシーへのケーブルでは、タイプ C プラグは反対側の端のコネクタと補完的な役割を果たすように電気的にマークされており、AはB、BはAです。最新の C–C ケーブルを使用すると、接続された 2 つのデバイスが通信して、どちらがどちらの役割を担うかを決定します。
USB On-The-Goコネクタ
USB-C以前、USB On-The-Go (OTG) は、接続されたプラグの種類に応じて、ホストまたは周辺機器としての役割を切り替えられるデバイスの概念を導入しました。OTGデバイスには、USBコネクタが1つだけ必要でした。つまり、Micro-ABレセプタクル、またはMicro-USB以前はMini-ABレセプタクルでした。
Micro-AB レセプタクルは、Micro-USB 仕様のリビジョン 1.01 で定義されている許可されたケーブルおよびアダプタの Micro-A または Micro-B プラグを受け入れることができます。
タイプABレセプタクルはAプラグまたはBプラグのいずれかを接続できるため、対応するAプラグとBプラグの設計には、プラグがケーブルのA端かB端かを電気的に示すIDコンタクトが設けられています。Aプラグの場合、IDコンタクトはGNDに接続され、Bプラグの場合、GNDに接続されません。通常、デバイス内のプルアップ抵抗を使用して、GND接続の有無を検出します。
Aプラグが挿入されたOTGデバイスはAデバイスと呼ばれ、必要に応じてUSBインターフェースに電力を供給し、デフォルトではホストの役割を担います。Bプラグが挿入されたOTGデバイスはBデバイスと呼ばれ、デフォルトではペリフェラルの役割を担います。On-The-Goデバイス上のアプリケーションがホストの役割を必要とする場合、ホストネゴシエーションプロトコル（HNP）を使用して、ホストの役割を一時的にOTGデバイスに移行します。
USB-C
USB-Cコネクタは、2025年以降、以前のすべてのUSBコネクタ、 Mini DisplayPortコネクタ、およびLightningコネクタに取って代わります。 [32]これは、すべてのUSBプロトコル、およびThunderbolt（3以降）、DisplayPort（1.2以降）などで使用されます。USB 3.1仕様とほぼ同時期に開発されましたが、それとは異なるUSB-C仕様1.0は、2014年8月に完成し、[33]すべてのUSBおよび他のいくつかのデバイス用の新しい小型リバーシブルコネクタを定義しました。[34] USB-Cプラグは、ホストと周辺機器の両方、さらには充電器や電源にも接続でき、以前のすべてのUSBコネクタを将来を見据えた標準に置き換えます。[33] [35]
24ピン両面コネクタは、4つの電源・グランドペア、USB 2.0データ用の差動ペア2つ（USB-Cケーブルでは1つのペアのみ）、SuperSpeedデータバス用の4つのペア（USB 3.1モードでは2つのペアのみ使用）、2つの「サイドバンド使用」ピン、アクティブケーブル用のV CONN +5 V電源、およびケーブル方向検出と専用のBMC（バイフェーズマークコード）構成データチャネル（CC）用の構成ピンを備えています。[36] [37]古いホストおよびデバイスをUSB-Cホストおよびデバイスに接続するには、Type-AおよびType-Bのアダプタとケーブルが必要です。USB-Cレセプタクル付きのアダプタとケーブルは使用できません。[38]
フル機能USBケーブルとは、USB 2.0、USB 3.2、USB4のデータ操作をサポートするType-C-Type-Cケーブルであり、フル機能Type-Cレセプタクルも同様に同じプロトコルのフルセットをサポートします。[39]フル機能USBケーブルには、フルセットのワイヤーが含まれており、電子的にマークされています（Eマーク）。USB Power Delivery Discover Identityコマンドに応答するEマーカーチップが含まれています。これは、構成データチャネル（CC）を介して送信される一種のベンダー定義メッセージ（VDM）です。このコマンドを使用して、ケーブルは現在の容量、最大速度、およびその他のパラメータを報告します。[40] ：§4.9 フル機能USB Type-Cデバイスは、マルチレーン操作（USB 3.2 Gen 1×2、USB 3.2 Gen 2×2、USB4 2×2、USB4 3×2、USB Gen 4非対称）の機械的前提条件です。[40]
USB-Cデバイスは、5V電源バス上で、ベースラインの900mAに加えて、1.5Aおよび3.0Aの電流をサポートします。これらの高電流は、設定ラインを介してネゴシエートできます。デバイスは、BMCコードの設定ラインと従来のBFSKコードV BUSラインの両方を使用して、完全なPower Delivery仕様を使用することもできます。[40] : §4.6.2.1
コネクタ寸法
| コネクタタイプ | 幅（mm） | 高さ（mm） | 深さ（mm） | 注記 |
|---|---|---|---|---|
| 標準A | 12.35 | 4.5 | 15.2 | コンピュータやハブに搭載されているオリジナルのフルサイズUSBコネクタ |
| 標準B | 11.1 | 7.0 | 12.0 | プリンターや外付けドライブでよく使われる四角いコネクタ |
| ミニA | 7.5 | 3.0 | 5.0 | 廃止された小型コネクタ、台形形状 |
| ミニB | 7.5 | 3.0 | 5.0 | 廃止された小型コネクタ、台形形状 |
| マイクロA | 6.85 | 1.8 | 6.0 | モバイル機器用小型コネクタ、台形形状 |
| マイクロB | 6.85 | 1.8 | 6.0 | モバイル機器用小型コネクタ、台形形状 |
| マイクロAB | 6.85 | 1.8 | 6.0 | Micro-AとMicro-Bの両方のプラグに対応するOTGコネクタ |
| USB-C | 8.34 | 2.56 | 7.5 | 楕円形のモダンなリバーシブルコネクタ |
これらの寸法はレセプタクル開口部のみの寸法であり、周囲のプラスチックまたは金属製のハウジングは含まれません。[引用が必要]
| コネクタタイプ | 幅（mm） | 高さ（mm） | 長さ（mm） | 注記 |
|---|---|---|---|---|
| 標準A | 11.5 | 4.0 | 14.5 | ケーブルに見られるオリジナルのフルサイズUSBコネクタ |
| 標準B | 10.5 | 6.5 | 11.5 | デバイスケーブルでよく使用される角型コネクタ |
| ミニA | 7.0 | 2.5 | 4.5 | 廃止された小型コネクタ、台形形状 |
| ミニB | 7.0 | 2.5 | 4.5 | 廃止された小型コネクタ、台形形状 |
| マイクロA | 6.0 | 1.3 | 5.5 | モバイル機器用小型コネクタ、台形形状 |
| マイクロB | 6.0 | 1.3 | 5.5 | モバイル機器用小型コネクタ、台形形状 |
| USB-C | 7.9 | 2.1 | 7.0 | 楕円形のモダンなリバーシブルコネクタ |
これらの寸法はプラグ本体のみの寸法であり、ケーブルの張力緩和やオーバーモールドは含まれません。[引用が必要]
互換性
Type‑C プラグの仕様が制定される前は、事実上すべての USB ケーブルの一端に Type‑A プラグが 1 つ、もう一端に Type‑B プラグが 1 つありました。Type‑A プラグはアップストリームのみに接続します。つまり、ホストの DFP に直接接続するか、ハブの DFP に接続して間接的に接続し、ハブ自体も直接的または間接的にホストに接続します。Type‑B プラグはダウンストリームのみに接続します。つまり、周辺機器の単一の UFP に直接接続するか、または他のハブや周辺機器を接続できるハブの UFP に接続します。On -The-Goデバイスには単一の Type‑AB ポート (Micro‑AB または Mini‑AB) があり、接続されたプラグに応じていずれかの役割を果たします。Type‑C レガシー ケーブルでは、Type‑C プラグは反対側のプラグを補完するように電子的にマークされています。つまり、レガシー プラグが Type‑A の場合、Type‑C プラグはBとマークされ、レガシー プラグが Type‑B の場合、Type‑C はA とマークされます。 Type-Cレセプタクルを備えたデバイスは、どちらかの役割を果たすことができる場合もあれば、どちらか一方の機能しか果たせない場合もあります。AまたはBとマークされたType-Cプラグを、必要な役割を果たすことができないデバイスに接続した場合、通信は行われません。どちらかの役割を果たすことができる2つのデバイスがType-C-Type-Cケーブルを介して接続された場合、どちらがAデバイスでどちらがBデバイスであるかを決定するためのネゴシエーションが行われます。
コネクタは通常、先行するコネクタ タイプでサポートされているプロトコルをサポートします。
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備考：
- ^ ab USB4 2.0: 各方向最大80 Gbit/s、または片方向120 Gbit/s、もう片方向40 Gbit/s
- ^ ab USB 3.x : 20、10、または 5 Gbit/s、USB 2.0: 480、12、または 1.2 Mbit/s
- ^ ab Thunderbolt 3以降の標準規格。DisplayPort Alternate Modeもサポート。
- ^ ab USB 3.x （ 1レーンのみ）：10、または5 Gbit/s、USB 2.0：480、12、または1.2 Mbit/s
- ^ abcdefghijkl 互換性あり、USB 2.0の機能に限定
- ^ abc USB 2.0: 480、12、または1.2 Mbit/s
- ^ abcde Micro-A専用のレセプタクルはありません。
- ^ abcdefg タイプ AB レセプタクルを備えたデバイスは、タイプ A プラグとタイプ B プラグの両方を受け入れ、接続されたデバイスは、それに応じてホストまたは周辺機器として機能します。ケーブルのタイプ A プラグが接続されると、タイプ AB レセプタクルを備えたデバイスはホストとして機能し、タイプ B プラグ端が接続されると周辺機器として機能します。
- ^ abcdefgh 非推奨。
- ^ ab 従来のUSBケーブルにはA端とB端がありますが、オペレーティングシステムのデバッグやその他のホスト間接続用途のための特別なType‑A–Type‑Aケーブルが1つあります。このケーブルは両端にUSB 3.0 Standard‑Aプラグがありますが、電源（V BUS）やUSB 2およびUSB 1の従来のデータチャネル（D–、D+）用の接続はありません。[2] [43]この例外は安全ですが、一般的な用途はありません。また、有効なA対Aアセンブリ（ケーブルと広く呼ばれているもの（ Easy Transfer Cableなど）があります。これは実際には単なるケーブルではなく、アクティブな周辺機器です。USB用語では、このような製品は2つの周辺機器であり、各周辺機器は「ケーブル」が接続されているホストの1つによって認識されます。
- ^ ab 一部のデバイス（例えば一部のスマートフォン）は、周辺機器としてだけでなくUSBホストとしても機能するという欠陥設計となっているが、その欠陥とは、誤ってAB型レセプタクルではなくMicro-B型またはMini-B型のレセプタクルを備えていることである。これらの欠陥デバイスに周辺機器を接続するための非標準ケーブルが存在する。このようなケーブルは、一方の端に適切なタイプBプラグがあり、もう一方の端には電気的にタイプAと表示されているが機械的にはタイプBであるプラグがあるため、挿入が可能となり、欠陥デバイスがホストの役割を果たすことになる。タイプBレセプタクルを正しく備えた有効なデバイスに接続した場合、すべてのタイプBポートはデフォルトで電源がオフになっているため、損傷の可能性は低いが、通信は行われない。[41]
- ^ abc Type-CプラグとType-ABレセプタクル（MicroまたはMini）に適合するプラグを備えたケーブルは、ケーブルの方向性が不明瞭な場合があり、接続されたデバイスがホストとして機能するのか周辺機器として機能するのかが方向性によって決まるため、混乱を招く可能性があります。この問題を回避するため、このようなケーブルではType-Cコネクタが常にA端となり、もう一方の端はMicro-BまたはMini-Bとなっています。Type-C-Micro-AおよびType-C-Mini-A間のケーブルは禁止されています。
- ^ abcdef USB規格では、Type-AプラグとType-Bプラグのあらゆる組み合わせのケーブルが認められているわけではなく、非標準ケーブルは認証やUSBロゴの表示ができません。ただし、非標準のプラグの組み合わせを持つケーブルは存在します。片方の端がType-Aで、もう片方がType-B（一方のプラグがType-AまたはType-Cで、もう片方がType-BまたはType-C）であれば、ケーブルは機能します。
- ^ ab 標準BまたはMini-Bポートを備えた周辺機器をOn-The-Goホストに直接接続するための標準ケーブルはありません。代わりに、標準Aプラグ付きのケーブルを使用し、その標準Aプラグを（特別に許可された）アダプタに接続して、On-The-GoホストのMicro-ABレセプタクルに接続します。
2つのプラグで構成される上記のケーブルアセンブリに加えて、3つのアダプタアセンブリでレセプタクルが許可されます。
- USB-C 以前の機器との互換性を確保する2 つのレガシー アダプタ アセンブリ:
- USB 3.1 標準AレセプタクルからType-Cプラグへ、従来の標準Aプラグを最新のType-Cレセプタクルに接続します[44]
- USB 2.0 Micro-BレセプタクルからType-Cプラグへ、従来のMicro-Bプラグを最新のType-Cレセプタクルに接続します[44]
- USB-Cより前に登場した、レガシーと称される古いアダプタがあります。それは、標準AレセプタクルをマイクロAプラグに変換するもので、カメラやスマートフォンなどのコンパクトなOn-The-Goデバイスに、プリンターや大容量記憶装置などの周辺機器を接続するための標準Aポートを提供します。つまり、標準AプラグをマイクロABレセプタクルに接続します。[11] [10]（Type-Cを除くすべてのUSBコネクタは2014年にレガシーと称されました。 [44]）
内部コネクタ
コンピュータのマザーボードには、マザーボードをコンピュータケースのUSBポートに接続するためのピンヘッダーが搭載されています。以下の種類が標準化されています。 [45]
- USB 1.1/2.0 Type-Aポート2基用の9ピンヘッダー。1ポート用の5ピンバージョンもあります。2000年以前に製造されたマザーボードでは、レイアウトが異なる場合があります。[46]
- 2つのUSB 3.0（3.1/3.2 Gen 1とも呼ばれる）Type-Aポート用の19ピンヘッダー。9ピンヘッダーとの下位互換性はありません。[47]このヘッダーを介して新しい信号（例えばGen 2）を伝送するための規格はありませんが、実際には十分な信号整合性を備えています。
- 「Type-E」ポートは、ピンの配列を持つピン ヘッダーではなく、次のポートに接続するポートです。
- 20ピンのKey-Aは、 USB4 2.0の場合、最大80Gbpsを提供する単一のフル機能Type-C用です。（元の定義はUSB 3.1 Gen 2 [別名USB 3.2 Gen 2、USB-Cの2レーンの場合は×2]用であるため、ケースポートとヘッダー間の電気的接続は、80Gbpsには品質が十分でない可能性があります。USB4 40Gbpsは、USB 3.1 Gen 2と同じケーブル品質を必要とするため達成できるはずです。）[48] [49] また、USB 3.1/3.2 Gen 2まで1つのType-Aポートを提供するためにも使用できます。このヘッダーから2つのType-Aポートを提供するための規定は正式にはなく、レガシー（USB 1.1/2.0）のD +とD-のペアが1つしか提供されません。[48] 20ピンヘッダーは、9ピンまたは19ピンと下位互換性がありません。
- 20ピンKey-Bは、USB 3.1/3.2 Gen 2までのType-Aポート2つに対応します。このヘッダーはKey-Aとは異なり、CCピンとSBUピンを従来の1.1/2.0データ（D+、D-）と電源（VBUS、GND）に再割り当てしています。物理的なキーイングにより、Key-AとKey-Bのポート（ヘッダー）とプラグの混在を防ぎます。[48]
- 40ピンは、20ピンKey-Aヘッダーを2つ並べたのと同じ機能です。Type-Cポート2つ、Type-Cポート1つとType-Aポート1つ、またはType-Aポート2つをサポートします。40ピンポートには20ピンKey-Aプラグを接続できます。[48]
これらのシステムはすべて、USB外部コネクタと同様に電気的に互換性があるため、パッシブアダプターを使用して物理的な非互換性を軽減できます。例えば、19ピンヘッダーを9ピンヘッダーに変換するなどです。CCおよびSBU機能は利用できませんが、USB-C用に19ピンヘッダーを20ピンヘッダーに変換することも可能です。
回路基板（表面実装デバイス）にはんだ付けされるUSBレセプタクルの形状と接点位置（フットプリント）が部分的に標準化されています。
さらに、同一回路基板上の2つのチップ間の通信にUSB 2.0を使用することを規定した組み込みUSB （eUSB2）仕様があります。eUSB2では、通常のUSB 2.0に比べて低い信号電圧が使用されます。 [50]
独自のコネクタとフォーマット
個人用電子機器のメーカーは、技術的またはマーケティング上の理由から、製品にUSB標準コネクタを搭載しない場合があります。[51]例えば、オリンパス社はCB-USB8と呼ばれる特殊なケーブルを使用しており、その片端には特殊な接点があります。AppleのLightningケーブルのように、一部のメーカーは、自社の機器をUSB標準ポートに物理的に接続できる専用ケーブルを提供しています。専用ポートやUSB標準ポートを備えたケーブルの完全な機能は保証されていません。例えば、一部の機器ではUSB接続をバッテリー充電のみに使用し、データ転送機能は実装していません。[52]
ケーブル配線
低速、全速、高速で使用されるD±信号は、ノイズとクロストークを低減するためにツイストペア（通常はシールドなし）で伝送されます。スーパースピードでは、送信用と受信用の差動ペアが別々に使用され、さらにシールドが必要になります（通常はシールド付きツイストペアですが、仕様ではツインナックスも言及されています）。そのため、スーパースピードのデータ伝送をサポートするために、ケーブルには2倍のワイヤが使用され、直径も大きくなります。[53]
USB 1.1規格では、デバイスがフルスピード（12Mbit/s）で動作する場合の標準ケーブルの最大長さは5メートル（16フィート5インチ）、デバイスが低速（1.5Mbit/s）で動作する場合の標準ケーブルの最大長さは3メートル（9フィート10インチ）と規定されています。[54] [55] [56]
USB 2.0は、高速（480 Mbit/s）で動作するデバイスに対して最大5メートル（16フィート5インチ）のケーブル長を規定している。この制限の主な理由は、最大許容往復遅延が約1.5μsであるためである。USBホストコマンドに対してUSBデバイスが許容時間内に応答しない場合、ホストはコマンドが失われたと見なす。USBデバイスの応答時間、ハブの最大数による遅延、接続ケーブルによる遅延を加えると、ケーブル1本あたりの最大許容遅延は26nsになる。[ 56] USB 2.0仕様では、ケーブル遅延が5.2ns/m（1.6ns/ft、192,000km /s）未満であることが要求されており、これは標準的な銅線で達成可能な最大伝送速度に近い。
USB 3.0規格では、ケーブルの最大長を直接規定しておらず、すべてのケーブルが電気仕様を満たすことのみを要求しています。AWG 26の銅線を使用したケーブルの場合、実用 的な最大長は3メートル（9フィート10インチ）です。[57]
力
ダウンストリーム USB コネクタは、V_BUS ピンを介してアップストリーム USB デバイスに公称5 V DCの電力を供給します。
電圧許容範囲と制限
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上流（ホスト）コネクタにおけるV_BUSの許容誤差は、当初±5%（つまり4.75Vから5.25Vの範囲）でした。 2014年にUSB Type-C仕様が発表され、3Aの電力供給が可能になったことを受けて、USB-IFは高電流時の電圧降下を抑えるため、上限電圧を5.5Vに引き上げました。[58] USB 2.0仕様（そして暗黙的にUSB 3.x仕様も）も、この変更を反映するように更新されました。[59] USB仕様の数々の拡張により、最大許容V_BUS電圧は徐々に増加してきました。USB BC 1.2では6.0Vでしたが、[60] USB PD 2.0では21.5V 、 [61] USB PD 3.1では50.9Vとなっています。 [61]公称電圧を5V以上に上げる前に 、さまざまな形式のハンドシェイクを要求することで、USB 2.0との下位互換性を維持しています。
USB PDは双方向5%の許容誤差を継続しており、許容電圧はPDO ±5%です（例えば、PDOが9.0Vの場合、最小値と最大値はそれぞれ8.55Vと9.45Vです）。より高い（またはより低い）電圧に切り替える際、±0.5Vを超えないオーバーシュート（またはアンダーシュート）は最大275ミリ秒まで許容されます。[61]
上流ホスト（電力供給側）と下流デバイス（電力消費側）間のコネクタ、ハブ、ケーブルのチェーンには、異なる場所で複数の最小許容電圧が定義されています。電圧降下を考慮すると、USB 2.0では、低電力デバイスの場合、ホストポート、ハブポート、デバイスの電圧はそれぞれ4.75 V、4.4 V、4.35 V以上に規定されています[a]。一方、高電力デバイスの場合、 [b]、すべての場所で4.75 V以上にする必要があります（ただし、高電力デバイスは、低電力の上流ポートに接続された場合に検出および列挙できるように、低電力デバイスとして動作する必要があります）。USB 3.x仕様では、すべてのデバイスがデバイスポートで4.00 Vまで動作することが規定されています。
USB 2.0やUSB 3.2とは異なり、USB4は独自のVBUSベースの電源モデルを定義していません。USB4の動作に必要な電力は、USB Type-C仕様およびUSB PD仕様に従って確立および管理されます。
- ^ 低電力デバイスとは、1単位負荷未満の電流を消費するデバイスです。USB 2.0の場合、1単位負荷は100mAです。
- ^ USB 2.0 の高電力デバイスとは、1 単位負荷以上 (最大 5 単位負荷) を消費するデバイスです。1 単位負荷は 100 mA です。
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許容電流
| 仕様 | 電流（最大） | 電圧 | パワー（最大） |
|---|---|---|---|
| 低電力デバイス | 100mA | 5V | 0.50ワット |
| 低電力スーパースピード（USB 3.0）デバイス | 150mA | 5V | 0.75ワット |
| 高出力デバイス | 500mA [a] | 5V | 2.5ワット |
| 高出力スーパースピード（USB 3.0）デバイス | 900mA [b] | 5V | 4.5ワット |
| バッテリー充電（BC）1.2 | 1.5A | 5V | 7.5ワット |
| シングルレーンSuperSpeed+（USB 3.2 Gen 2×1）デバイス | 1.5 A [℃] | 5V | 7.5ワット |
| パワーデリバリー3.0 SPR | 3A | 5V | 15ワット |
| パワーデリバリー3.0 SPR | 3A | 9V | 27ワット |
| パワーデリバリー3.0 SPR | 3A | 15V | 45ワット |
| パワーデリバリー3.0 SPR | 3A | 20V | 60ワット |
| パワーデリバリー3.0 SPRタイプC | 5 A [d] | 20V | 100ワット |
| パワーデリバリー3.1 EPRタイプC | 5 A [d] | 28 V [e] | 140ワット |
| パワーデリバリー3.1 EPRタイプC | 5 A [d] | 36 V [e] | 180ワット |
| パワーデリバリー3.1 EPRタイプC | 5 A [d] | 48 V [e] | 240ワット |
| |||
デバイスの電力消費制限は、ユニット負荷（USB 2.0では100mA、SuperSpeed（USB 3.x）デバイスでは150mA）で規定されています。低電力デバイスは最大1ユニット負荷を消費することができ、すべてのデバイスは設定前に低電力デバイスとして動作する必要があります。高電力デバイスは設定後、最大5ユニット負荷（500mA）、またはSuperSpeedデバイスの場合は6ユニット負荷（900mA）まで消費することができます。これは、アップストリームポートから常に最大電力が供給されるとは限らないためです。[62] [63] [64] [65]
バスパワーハブは、低電力ポートを提供する高電力デバイスです。ハブ自身と、最大4つのポートそれぞれに1ユニットの負荷を消費します。ハブには、ポートの代わりに取り外し不可能なデバイスがいくつか搭載されている場合もあります。一般的な例としては、マウスなどのポインティングデバイスを接続するのに十分な、低電力Aポートを2つ備えたキーボードが挙げられます（USB用語では、このようなキーボードはハブ1台と周辺機器1台に相当します）。セルフパワーハブは、ホストからの電源供給に加えて、独自の外部電源で高電力ポートを提供するデバイスです。ハブコントローラは、低電力デバイスとして動作するために電力を消費する場合もありますが、すべての高電力ポートはハブのセルフパワーから電力を供給しなければなりません。
デバイス（例えば高速ディスクドライブ）が高電力デバイスが供給できる以上の電力を必要とする場合、[66]単一ポートのバスパワーでは、動作が不安定になるか、全く動作しないことがあります。USBでは、これらのデバイスはセルフパワーで動作します。しかし、このようなデバイスには、2つのUSBプラグ（1つは電源とデータ用、もう1つは電源専用）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。これにより、2つのデバイスとして電力を供給できます。[67]このようなケーブルは非標準であり、仕様では「USB周辺機器ではY字型ケーブル（Aプラグが2つ付いたケーブル）の使用は禁止されている」と規定されています。つまり、「USB周辺機器が、その設計に基づくUSB仕様で許容される以上の電力を必要とする場合は、セルフパワーで動作する必要がある」ということです。[68]
USBバッテリー充電
USBバッテリー充電（BC）は、充電ポートを定義します。充電ポートは、データを送信する充電ダウンストリームポート（CDP）と、データを送信しない専用充電ポート（DCP）のいずれかです。専用充電ポートは、USB電源アダプタに搭載されており、接続されたデバイスの動作と充電、およびバッテリーパックの充電に使用されます。両方の種類の充電ポートを備えたホストの充電ポートには、ラベルが付けられます。[69]
充電装置は、D+端子とD-端子に非データ信号を送信することで充電ポートを識別します。専用充電ポートは、D+端子とD-端子間に200Ω以下の抵抗を生じます。[69] ：§1.4.7; 表5-3
基本仕様によれば、標準ダウンストリームポート（SDP）に接続されるデバイスは、最初は低電力デバイスとして動作し、高電力モードはホストによるUSB設定に応じて変更される。ただし、充電ポートは0.5Aから1.5Aの電流を即時に供給できる。充電ポートは0.5A未満の電流制限を適用してはならず、1.5A未満または電圧が2Vに低下する前にシャットダウンしてはならない。[69]
これらの電流は元の規格よりも大きいため、ケーブル内での電圧降下によってノイズマージンが減少し、高速信号伝送に問題が生じます。バッテリー充電仕様1.1では、充電デバイスは高速信号伝送中にバスパワーの電流消費を動的に制限する必要があると規定されています。[70] 1.2では、充電デバイスとポートは高速信号伝送におけるより高いグランド電圧差に耐えられるように設計する必要があると規定されています。
仕様の改訂1.2は2010年にリリースされました。この改訂では、未設定のデバイスの充電ダウンストリームポートで1.5Aを許可するなど、いくつかの変更と制限の引き上げが行われました。これにより、最大1.5Aの電流で高速通信が可能になります。また、抵抗メカニズムによる充電ポート検出のサポートは削除されました。[71]
バッテリー充電仕様が定義される以前は、携帯機器が利用可能な電流量を確認するための標準化された方法は存在しませんでした。例えば、AppleのiPodおよびiPhoneの充電器は、D-およびD+ライン（「Apple Brick ID」と呼ばれることもあります）の電圧で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900 mAの電流を引き出すことができます。D+ = 2.0 V、D- = 2.8 Vの場合、デバイスは最大1 Aの電流を引き出すことができます。[72] D+ = 2.8 V、D- = 2.0 Vの場合、デバイスは最大2 Aの電流を引き出すことができます。[73]この方法で供給される最大電力は、 D+ = D- = 2.7 Vのとき、12.48 W（5.2 V、2.4 A）でした。[ 74 ]
アクセサリ充電アダプター
USB On-The-Go (OTG) デバイスには、充電用およびホストまたは周辺機器への接続用の単一の Micro-AB ポート (または、旧称 Mini-AB ポート) があります。アクセサリ充電アダプタ (ACA) を使用すると、充電器とホストまたは周辺機器への同時接続が可能になり、充電器は OTG デバイスと接続されている周辺機器の両方に電力を供給します。たとえば、キーボードをスマートフォンに接続したり、プリンター、キーボード、フラッシュ ドライブをUSB ハブ経由でスマートフォンに接続したりできます。ACA はスマートフォンを充電できるほか、キーボード、フラッシュ ドライブ、ハブに電力を供給できます。また、スマートフォンを、充電用にフル電力を供給しないコンピュータ (ホスト) に接続し、ACA がフル充電電力を供給することも可能です。
アクセサリ充電アダプタには、OTG、充電器、アクセサリの3 つのポートがあります。OTG ポートは、（機械的に）Micro-A プラグが付いた恒久的（キャプティブ）ケーブルを介して On-The-Go デバイスに接続します。充電器ポートには「充電器のみ」と表示されており、OTG デバイスとの USB 通信はサポートしていません。これは Micro-B レセプタクルまたはキャプティブ ケーブルのいずれかです。このようなキャプティブ ケーブルには、標準 A プラグが付いているか、充電器に恒久的に接続されています。アクセサリ ポートは、Micro-AB または標準 A レセプタクルのいずれかです。Aレセプタクルは定義上、周辺機器にしか接続できませんが、Micro-AB レセプタクルはホストまたは周辺機器のいずれかを接続できます。 OTGポートのキャプティブプラグは、通常のマイクロAプラグが機械的にAプラグとして識別できるだけでなく、電気的にもそのようにマークされている（OTGデバイスがホストとして動作する）のとは異なり、アクセサリ充電アダプタのマイクロAプラグは、マイクロBプラグが（マイクロAB）アクセサリポートに接続されると電気的にBになり、OTGデバイスが周辺機器として動作するという点で異なります。[69] ：§6
USBパワーデリバリー
| プロフィール | +5V | +12V | +20V |
|---|---|---|---|
| 0 | 予約済み | ||
| 1 | 3.0 A、15 W [a] | — | — |
| 2 | 1.5A、18W | ||
| 3 | 3.0A、36W | ||
| 4 | 3.0A、60W | ||
| 5 | 5.0A、60W | 5.0A、100W | |
| |||
| 力 | 最低限必要なUSB-C ケーブル | 電圧 | 現在 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤ 15 W | どれでも[A] [77] [78] [79] | 5V | ≤ 3.0 A | |||||
| ≤ 27 W | 9V | |||||||
| ≤ 45 W | 15V | |||||||
| ≤ 60 W | 20V | |||||||
| ≤ 100 W | 5 A、または 100 W [B] | 20V | ≤ 5.0 A | |||||
| ≤ 140 W [C] | 240 W [B] [D] [79] | 28V | ≤ 5.0 A | |||||
| ≤ 180 W [C] | 36V | |||||||
| ≤ 240 W [℃] | 48V | |||||||
| ||||||||
2012 年 7 月、USB プロモーター グループは、USB Power Delivery ( USB-PD ) 仕様 (USB PD rev. 1) の最終決定を発表しました。これは、標準の USB Type-A および Type-B コネクタを備えた認定されたPD対応USB ケーブルを使用して、より大きな電力需要のあるデバイスに (以前の USB バッテリー充電仕様で許可されていた最大値 7.5W を超える) 増加した電力を供給することを規定する拡張機能です (USB-PD A および B プラグには機械的なマークがあり、Micro プラグにはケーブルの機能を示す抵抗器またはコンデンサが ID ピンに接続されています)。USB-PD デバイスは、準拠したホストから、5 V で最大 2 A (消費電力が最大 10 W)、オプションで 12 V (36 W または 60 W) または 20 V (60 W または 100 W) で最大 3 Aまたは 5 A の、より高い電流と供給電圧を要求できます。[80] [81]
この規格の目的は、既存の欧州および中国の携帯電話充電規格の自然な延長として、ノートパソコン、タブレット、USB電源ディスク、および同様に高電力消費の家電製品を均一に充電できるようにすることです。これは、住宅および公共施設の両方で小型機器に使用される電力の伝送および使用方法にも影響を与える可能性があります。[82] [76]この規格は、従来のUSBバッテリー充電規格と共存するように設計されています。[83]
最初のPower Delivery仕様（Rev. 1.0）では、電源に対して6つの固定電力プロファイルが定義されていました。PD対応デバイスは、双方向データチャネルを介して電源とインターフェースし、サポートされるプロファイルに応じて最大5Aおよび20Vまで可変の一定レベルの電力を要求することで、柔軟な電力管理スキームを実装します。電力設定プロトコルは、設定チャネル（CC）線（存在する場合）を介してBMC符号化を使用するか、 V BUS線上の24MHz BFSK符号化伝送チャネルを使用します。[76]
USB Power Delivery仕様リビジョン2.0（USB PD Rev. 2.0）は、USB 3.1スイートの一部としてリリースされました。[77] [84] [85] USB-Cケーブルとコネクタを別の構成チャネルでカバーし、DC結合された低周波BMCコード化データチャネルをホストすることで、 RF干渉の可能性を低減します。[86] Power Deliveryプロトコルは、ケーブルID機能、代替モードネゴシエーション、V BUS電流の増加、V CONN電源アクセサリなどのUSB-C機能を容易にするために更新されました。
仕様リビジョン2.0、バージョン1.2以降、電源用の6つの固定電力プロファイルは廃止されました。[87] USB PD電力ルールは電力プロファイルに代わるもので、5、9、15、20Vの4つの標準電圧レベルを定義しています。6つの固定プロファイルの代わりに、電源は0.5Wから100Wまでの最大ソース出力電力をサポートできます。
USB Power Delivery仕様リビジョン3.0では、オプションのプログラマブル電源（PPS）プロトコルが定義されています。このプロトコルはV BUS出力をきめ細かく制御し、3.3～21Vの電圧範囲を20mVステップで、電流範囲を50mAステップで指定することで、定電圧および定電流充電を容易にします。また、リビジョン3.0では、拡張設定メッセージと高速ロールスワップが追加され、BFSKプロトコルは廃止されました。[78] ：表6.26 [88] [89]
2018年1月8日、USB-IFは、USB Power Delivery 3.0仕様のプログラマブル電源（PPS）プロトコルを使用する充電器向けに認定USB急速充電器ロゴを発表しました。[90]
2021年5月、USB PDプロモーターグループは仕様のリビジョン3.1を発表しました。[79]リビジョン3.1では、28、36、48Vのより高い電圧を可能にし、最大240Wの電力（5Aで48V）を供給できる拡張電力範囲（EPR）モードと、15～48Vの範囲で100mVステップで電圧を指定できる「調整可能電圧供給」（AVS）プロトコルが追加されました。[91] [92]より高い電圧には、5A動作をサポートし、USBタイプC標準リビジョン2.1で要求される機械的な改良を組み込んだ電子的にマークされたEPRケーブルが必要です。既存の電力モードは遡及的に標準電力範囲（SPR）に改名されています。 2021年10月、Appleは新型MacBookに140W（28V 5A）GaN USB PD充電器を搭載して発表しました。 [93]また、2023年6月にはFrameworkがFramework 16に180W（36V 5A）GaN USB PD充電器を搭載して発表しました。[94]
2023年10月、USB PDプロモーターグループは仕様の改訂3.2を発表しました。AVSプロトコルは、最小9Vまでの旧標準電力範囲（SPR）で動作するようになりました。[95] ：§10.2.2
Power Deliveryが登場する以前、携帯電話メーカーはUSBバッテリー充電仕様（BCS）の7.5Wの上限を超えるために独自のプロトコルを使用していました。例えば、QualcommのQuick Charge 2.0はより高い電圧で18Wを供給でき、VOOCは通常の5Vで20Wを供給できます。[96] Quick Charge 4など、これらの技術の一部は、最終的にUSB PDと再び互換性を持つようになりました。[97]
充電コントローラー
2024年現在、[アップデート]主流のUSB PD充電コントローラは、単一ポートで最大100Wをサポートしており、一部のコントローラは最大140W [98] [99]、カスタムビルドでは最大180W [94]までサポートしています。 [更新が必要]
スリープ＆充電ポート
スリープ＆チャージUSBポートは、ポートを搭載したコンピュータの電源がオフになっている場合でも、電子機器の充電に使用できます。通常、コンピュータの電源がオフになると、USBポートも電源がオフになります。この機能は、一部のノートパソコン用ドッキングステーションにも実装されており、ノートパソコンが接続されていない状態でもデバイスの充電が可能です。[100]ノートパソコンでは、AC電源から電源供給されていない状態でUSBポートからデバイスを充電すると、ノートパソコンのバッテリーが消耗します。ほとんどのノートパソコンには、バッテリーの充電レベルが低下した場合、充電を停止する機能が搭載されています。[101]
Dell、HP、東芝のノートパソコンでは、スリープ＆充電USBポートには、標準のUSB記号の右側に稲妻またはバッテリーアイコンが追加されたマークが付いています。[102] Dellはこの機能をPowerShareと呼び、[103] BIOSで有効にする必要があります。東芝はUSBスリープ＆充電と呼んでいます。[104] Acer Inc.とPackard Bellのノートパソコンでは、スリープ＆充電USBポートには非標準の記号（バッテリーの絵の上にUSBの文字）が付いています。この機能はPower-off USBと呼ばれています。[105] Lenovoはこの機能をAlways On USBと呼んでいます。[106]
モバイル機器充電器の規格
中国では
2007年以降、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、バッテリー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ました。[107] [108]これは、充電器でD+とD-を短絡させる規則を採用した最初の規格でした。[109]
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事業者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に合意したことを発表しました。[110] [111]
GSM協会（GSMA）も2009年2月17日にこれに追随し、[112] [113] [114] [115] 、2009年4月22日にはCTIA（ワイヤレス協会）がこれをさらに承認し、[116] 、国際電気通信連合（ITU）も2009年10月22日にユニバーサル充電ソリューションを「エネルギー効率の高い、あらゆる携帯電話に対応する単一の充電器ソリューション」として採用したことを発表し、「マイクロUSBインターフェースに基づいて、UCS充電器は4つ星以上の効率評価も取得しており、定格のない充電器よりも最大3倍のエネルギー効率を実現します」と付け加えました。[117]
EUスマートフォン電源規格
2009年6月、欧州委員会は、欧州連合（EU）で販売されるスマートフォンの充電のための共通規格としてマイクロUSBを採用するための自主的な覚書（MoU）を締結した。この仕様は共通外部電源（Common external power supply）と呼ばれ、MoUは2014年まで存続した。共通EPS規格（EN 62684:2010）はUSBバッテリー充電規格を参照しており、GSMA/OMTPや中国の充電ソリューションに類似している。[118] [119] 2011年1月、国際電気標準会議（IEC）は、（EUの）共通EPS規格のIEC 62684:2011版を発表した。[120]
2022年には、無線機器指令2022/2380により、USB-Cは2024年から携帯電話の充電規格として、2026年からノートパソコンの充電規格として義務付けられました。[121]
より高速な充電規格
USB以外の様々な規格では、USBバッテリー充電規格よりも高速な充電をサポートしています。デバイスが高速充電規格を認識しない場合、通常、デバイスと充電器は5V、1.5A（7.5W）のUSBバッテリー充電規格にフォールバックします。デバイスが互換性のある高速充電規格の充電器に接続されていることを検出すると、デバイスはより多くの電流を引き込むか、デバイスが充電器に電圧を上げるよう指示するか、またはその両方によって電力を増加させます（詳細は規格によって異なります）。[122]
そのような基準には以下が含まれる：[122] [123]
- Apple「Brick ID」2Aおよび2.4A充電（上記参照、BCネゴシエーションは使用しません）
- Google急速充電
- Huaweiスーパーチャージ
- MediaTek ポンプエクスプレス
- モトローラターボパワー
- Oppo Super VOOCフラッシュチャージは、OnePlusデバイスではダッシュチャージまたはワープチャージ、 Realmeデバイスではダートチャージとも呼ばれています。
- クアルコムクイックチャージ(QC)
- Samsung アダプティブ急速充電
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や光ディスクドライブ、そして一般的にはモーターやランプを備えたデバイスでよく見られます。このようなデバイスは、規格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。デュアル入力USBケーブルとは、一方の入力が電力とデータ転送用で、もう一方の入力が電力専用であるケーブルのことです。この場合、デバイスは非標準のUSBデバイスとなります。一部のUSBポートや外付けハブは、実際には、規格で要求されている以上の電力をUSBデバイスに供給できますが、規格に準拠した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、デバイスが消費する平均電力の制限に加えて、デバイスが初めて接続された際の突入電流（デカップリングコンデンサやフィルタコンデンサの充電に使用される電流）も制限されています。この制限を守らないと、デバイスの接続によってホストの内部電源に問題が発生する可能性があります。また、USBデバイスは、USBホストがサスペンド状態になった際に、自動的に超低電力サスペンドモードに入ることが求められています。しかしながら、多くのUSBホストインターフェースは、サスペンド状態になった際にUSBデバイスへの電力供給を遮断していません。[124]
一部の非標準デバイスは、適切な USB ネットワークに参加せずに USB 5 V 電源を使用し、ホスト インターフェイスと電力消費をネゴシエートします。これらのデバイスは通常、ネゴシエーションなしでは許可されていない電力を消費することで標準に違反します。例として、USB 電源のキーボード ライト、ファン、マグ クーラーとヒーター、バッテリー充電器、小型掃除機、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ーで過剰な電流を消費して回路を損傷するなどの問題が発生する可能性があります。USB バッテリー充電仕様より前の USB 仕様では、デバイスが低電力モード (最大 100 mA) で接続し、ホストに電流要件を伝え、それによってデバイスが高電力モードに切り替えることが許可されていました。
USB Power Delivery以前のデバイスの中には、充電ポートに接続すると、独自の方法でUSB規格に違反することなく完全な互換性を維持しながら、バッテリー充電仕様で許容される以上の電力（10ワット）を消費するものがあります。iPadもそのようなデバイスの1つです。[125] iPadはデータピンの電圧で電流を調整します。[72] Barnes & Noble Nook Colorデバイスも、1.9Aを供給できる特別な充電器が必要です。[要出典]
パワーUSB
PoweredUSB は、USB Power Delivery よりずっと前から存在する独自の拡張機能で、5 V、12 V、または 24 V で最大 6 A を供給する 4 つのピンを追加します。POS システムでは、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ためによく使用されます。
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