あなたのラップトップ、タブレット、さらには電動工具でさえ、すべてが同じ充電器を使い、信じられないほど高速な充電速度を実現する世界を想像してみてください。これはもはやSFではなく、USB Type-CとUSB Power Delivery（PD）技術によって実現されつつある現実です。リバーシブルプラグの向きと堅牢なデータ転送機能を備えたUSB Type-Cは、業界標準となっています。USB PDは、より多くのデバイスで高速充電を可能にするために、USB-Cの機能をさらに拡張し、より高い電力供給を可能にします。
USB PD 3.0仕様では、すでに最大100Wの電力（20V、5A）を双方向で供給することができ、これは標準電力範囲（SPR）として知られています。最新のUSB PD 3.1仕様では、この能力が劇的に拡張され、Extended Power Range（EPR）として指定されたUSB-Cケーブルを介して、電力供給の制限が240W（48V、5A）に引き上げられました。
| 電力範囲 | 利用可能な電流/電圧 | 電力供給プロファイル範囲 | 注記 |
|---|---|---|---|
| SPR |
3A：5V、9V、15V、20V
5A：20V |
15W-60W
>60W-100W |
5Aケーブルが必要 |
| EPR | 5A：28V、36V、48V | >100W-240W |
EPRモードが必要
EPRケーブルが必要 |
EPRモードでは、最大240W（48V、5A）の電力供給が可能です。標準のUSB PDプロトコルネゴシエーションと同様に、EPRモードでは、受信デバイスが新しい電力能力メッセージを評価し、応答する必要があります。最大電圧として48Vを選択したのは、主に設計上の安全マージンを考慮したものです。
EPRモードの固定電圧レベルに加えて、電源は調整可能電圧供給（AVS）仕様にも準拠する必要があります。EPRモードでは、AVSにより、受信デバイスは15Vから48Vの間で100mV刻みで電圧を微調整でき、パフォーマンスと熱効率が向上します。AVSはまた、デバイスが任意の充電器から電圧を受信できるようにし、カスタムアダプターの必要性をなくし、電子エコシステム全体で一貫したユーザーエクスペリエンスを実現します。
プログラマブル電源（PPS）とAVSの両方がプログラマブル電圧ステップを備えていますが、異なる目的を果たします。AVSは定電圧源として機能し、安定したDC電圧をシステムに供給して効率を向上させます。PPSは、デバイスのバッテリー充電器をバイパスして、直接バッテリー充電のために、より小さなステップインクリメント（20mV）を提供します。主な違いは、PPSの電圧は充電中に動的に変化するのに対し、AVSは一定の電圧レベルを維持することです。
Bluetoothスピーカーや電動工具などのポータブルバッテリー駆動デバイスは、USB-Cの採用から大きな恩恵を受けることになります。USB-Cを実装することで、これらのデバイスはUSB-Cポートを介して充電し、同じインターフェースを介して接続されたデバイスに電力を供給することができます。単一またはマルチセルバッテリー充電器を使用する製品は、USB-CまたはUSB PDコントローラーとペアリングして、USB-Cポートを介して電力の送受信を行うことができます。
バッテリー駆動製品のUSB PDポート設計を簡素化するために、高度なUSB PDコントローラーは、直接バッテリー充電器制御用のI2Cホストサポートを組み込むようになりました。この統合アプローチにより、外部マイクロコントローラーを必要とせずに、デュアルチップソリューションが可能になります。USB PDコントローラーは、USB PDポートを介した電力ネゴシエーションに基づいて、バッテリー充電器のパラメーターを自動的に更新し、カスタムファームウェア開発の必要性をなくします。
完全な240W Extended Power Rangeをサポートするために、リファレンスデザインは、USB PDコントローラーと双方向バックブースト充電コントローラーを単一のプリント基板上でペアリングしています。これらの完全なソリューションは、外部マイクロコントローラーやカスタムファームウェアを必要とせず、真のプラグアンドプレイ240W双方向電力供給を可能にします。
このようなリファレンスデザインは、電動工具、掃除機、ポータブル電源ステーション、e-bikeなど、7〜14セルのバッテリーを搭載した製品向けの統合USB PDおよび充電ソリューションとして機能します。高度な統合により、部品表コストが削減され、物理的なフットプリントが最小限に抑えられ、新製品の市場投入までの時間が大幅に短縮されます。
拡張された電力能力により、USB-Cは未来のユニバーサルコネクタとしての地位を確立しつつあります。USB-C技術の実装には課題がありますが、設計のハードウェアとソフトウェアの両方の側面を簡素化する統合ソリューションが現在存在します。包括的なリファレンスデザインによってサポートされるペアのUSB PDコントローラーとバッテリー充電器は、複数の業界でより小さなソリューションサイズとより速い製品開発サイクルを可能にします。