USB type-c機器の出力と電圧電流の仕組みについて

Question

スマホやPC等　USB type-cで充電できる機器について質問です
初心者質問なので何か大前提で間違っていることがあればすいません

①上記機器は最低何Wで充電していれば充電と判断するのでしょうか？
　例えばgoogle pixel 7aでは最大18Wと記載がありますが1Wとかでも充電されるでしょうか？

②スマホについているバッテリーのバッテリー電圧は3.7Vくらいが一般的でしょうか？
　PowerDeliveryの規格だと20Vがありますが、減圧して3.7Vに落として使っていて、その分電流が上昇するということでしょうか？

③シャオミなどのメーカでは150Wの充電ができると書いていますが、バッテリー電圧が高いのか、何か技術的にすごいことをしているのでしょうか？電圧電流についての仕組みが知りたいです

air_supply · Accepted Answer

A1. スマートフォンやタブレットの場合、基本的には充電電圧は 5V になっています。5V を供給できれば充電が可能です。急速充電は、充電器とケーブル、充電機器が対応しいる必要があります。

最大 18W と言うのは、USB Type-C PD(Power Delivery) 対応の充電器の電力になります。現在 USB Type-C PD は 100W タイプがあります。これは Google Pixel 7a にも当然使えます。充電電流は充電器と充電機器間で通信を行い自動調整されます。

USB PDとは？（USB Power Delivery）
https://www.sanwa.co.jp/product/cable/howto/usb_pd.html
※USB Type-C PD では、5V/9V/12V/15V/20V/48V の電圧を出力可能で、最大 240W(48V 5A) の電力を供給可能です。現在は USB Type-C PD 100W(20V 5A) までの充電器が市販されています。

1W の充電器でも 5V あれば 0.2A で充電できるかもしれませんが、それは充電機器側の判断になるでしょう。

A2. リチウムイオンバッテリは、基本的には 3.7V 程度の電圧を持っていますが、これは 1 セルの電圧です。スマートフォンやタブレットの充電電圧は 5V に統一されていて、内部で降圧されています。電源として外部に供給する場合は、3.7V から 5V に昇圧されて使われます。モバイルバッテリなどでは、内部に降圧と昇圧の電源回路が組み込まれています。

USB Type-C PD の 20V はノートパソコンの電源として使う場合ですね。大体ノートパソコンは DC16～20V くらいで稼働します。普通のノートパソコンでは、電力的に大きいものでも 90W くらいが最大ですので、PD 100W で対応が可能になります。

供給電圧は、USB Type-C PD に接続した時点で、充電器と充電機器が通信を行い、それで電圧が決定します。この通信機能がない機器に接続した場合は、5V に固定されます。従って、間違って高い電圧を供給して機器を壊すことはありません。

A3. シャオミの機器については判りません。現在は、最大 48V 5A＝240W まで規格が存在していますので、150W の機器も可能でしょう。見たことはありませんが。

下記は USB Type-C PD の仕組みを解説しています。参考になれば ････

はじめてのUSB [USB Type-C? 及び Power Delivery規格入門]
https://www.marubun.co.jp/service/technicalsquare/a7ijkd000000qyzw.html

xs200 · Answer

1. バッテリーに電流が流れ込んでいるならそれが充電です。W数が小さいということは電流が小さいのでいつまでたっても充電が終わりません。

2. 減圧とは言わず降圧といいます。20 V/1 Aで変換効率が100%なら5 V/4 Aが可能です。

3. Xiaomiは独自の技術を採用しています。バッテリーが空であれば充電初期には10Cで充電するので最大50 Aをバッテリーに流し込みます。残容量をチェックして容量が少ないほど大きな電流を流します。充電器の出力が5 Vで充電ケーブルの抵抗値が0.1 Ωであっても50 Aは流せませんね。50A流したらケーブルだけで5 Vの電圧降下があります。送り出しの電圧が高いほど電流は小さいので高い電圧で送り出してスマホ内部で降圧します。燃えてもおかしくないことをしているので神ジューデンをするなら専用の充電器と充電ケーブルが必要となります。同梱されているのはUSB Type-Cケーブル（試供品）/ ACアダプタ（試供品）となぜか試供品です。バッテリーには過酷ですが24ヶ月後に80%の容量が保証されています。充電回数500回が普通ですが800回を保証しているのですごい技術です。

air_supply · Answer

ANo.6 です。

制御用の IC が入っているので、詳細は不明ですね。デバイスメーカーに当たれば内部の回路が公開されているかも知れませんが、通信制御と一緒に機能するので、回路だけを見ても判らないと思います。PD のプロトコルは下記のようなものです。

はじめてのUSB [USB Type-C 及び Power Delivery規格入門]
https://www.marubun.co.jp/technicalsquare/10483/

USB PD各プロトコルのお勉強—パワールールとパワープロファイル・リビジョンとバージョンについて
https://8vivid.net/usb-pd-rev-ver/

興味があるなら詳しく調べてみて下さい。

angkor_h · Answer

no.2です。

> ②バッテリー電圧が3.6Vでも充電器側が20Vで供給すれば…
それでは、壊れてしまいます。
充電される危機に合わせた電圧、或いは付属する充電器を利用してください。

isoworld · Answer

モバイル機器（スマホなど）に使われているバッテリーはリチウムイオンバッテリーで、これを適切に充電するのには、充電が進行するに従って充電電流を一定のルールで減らしていかなければなりません（充電電流は一定ではありません）。
なので、充電が終わりに近づくにつれて、充電電流は僅かになっていきます。

それを無視して最初から最後まで大電流で充電すると、リチウムイオンバッテリーの寿命を縮めます。

仮に150Wのようなパワーの充電能力がある充電器を使っても、幾らの電流で充電されるかは、リチウムイオンバッテリー側に左右されます。

なお、リチウムイオンバッテリーの標準起電力は3.7Vです。

air_supply · Answer

ANo.5 です。

タイプミスがありました。訂正してお詫びいたします。済みません。

誤　A2. これも充電回路の所為後になります。同様ですね。
正　A2. これも充電回路の制御になります。同様ですね。

インテリジェントな USB Type-C PD 対応の充電器を使う場合、充電機器側(スマートフォン等)も PD 対応ならそれに応じて制御が行われます。そうでない場合は、USB 5V の予め決められた充電電流で充電されます。それは、充電器と充電ケーブル、充電機器の関係で決まってきます。

air_supply · Answer

ANo.3 です。

A1. 機器側の抵抗と言うよりは、充電回路の制御で決まります。通常の充電と急速充電では、流れる電流が異なりますので、抵抗にようなものではないですね・

A2. これも充電回路の所為後になります。同様ですね。

A3. 一時期テレビで宣伝していたやつですね。

Xiaomi 12T Pro　仕様
https://www.mi.com/jp/product/xiaomi-12t-pro/specs

バッテリーおよび充電：
5000mAh バッテリー（typ）120W 急速充電ケーブル対応19分で100%＊同梱 120 W 充電器USB Type-C ケーブルXiaomi Adaptive Charge

どうやら充電器は USB Type-C ですが PD とは書いていないので、Xiaomi 専用の可能性もあります。ここらあたりは、直接 Xiaomi に聞いてみないと判りませんね。

"120W 機器でも可能としたときにスマホの充電電圧が 5V だとすると、この段階で 24A の電流、3.7V に降圧した後だとより多い電流が流れるということなのでしょうか？"
→　そう言うことになります。実際は高い電圧をかけてバッテリを充電しますが、定電流特性で端子電圧は 5V になるのでしょうけれど、バッテリでは更に多くの電流が流れる込むでしょう。あまりバッテリにとっては好ましくない状態で、恐らく劣化が早まるでしょうね。

trajaa · Answer

こちらの記事は13年も前の古いものですが
https://xtech.nikkei.com/it/pc/article/news/20100528/1025197/

W数が無関係というわけではないという部分の記載があります

USBの標準規格である５Vｘ0.5A＝2.5Wでは充電されない
最低でも５W以上必要であるという説明が行われてます

『仕様かどこかに何W以上で充電してくださいと記載等あるのでしょうか？』
そういう明示をしている機種も有るかも知れませんし
添付の充電器を使うのが当然という前提で特に注記してない機種も少なくないですね

充電器(ACアダプター)を標準で添付してない場合は説明してますね大抵

angkor_h · Answer

①
充電状態と言う判断は、電池に電流が流れ込んでいる状態であって、
W数は関係ありません。

②
充電電圧は、機器に付属するアダプターで決まります。
USB type-cた、単なるコネクタ形状を言っているだけです。

③
Type-Cは、使用する機器に合わせて
最大240W(48V、5A)までの電力供給が可能な仕様になっています。

trajaa · Answer

１）機器により異なります
　　だいぶ昔iPhoneなどで低出力の充電器を使うと全く充電できないなど話題になりました
　　USBのオリジナル規格は５Vｘ0.5Aですが、この出力ですと充電できない機器は結構多いですね
　　機器により異なりますので一概に◯W以上とは言えません

２）スマフォなどに搭載されているリチウムイオンバッテリーそのモノの電圧は3.6Vとされています
　この電圧は素材によって決定しますのでメーカーや容量などで変化しません
　一般的にDC-DCコンバーターという装置を使ってUSB規格の５VですとかUSB-PDの９Vや12V、20Vという電圧を作り出して使用します

3）具体的装置を知りませんが
　モノによってはバッテリーを直列にして電圧を上げたり並列にして電流を増やしたりしてますね

USB type-c機器の出力と電圧電流の仕組みについて

A1. スマートフォンやタブレットの場合、基本的には充電電圧は 5V になっています。

1. バッテリーに電流が流れ込んでいるならそれが充電です。

ANo.6 です。

no.2です。

ANo.5 です。

ANo.3 です。

こちらの記事は13年も前の古いものですが

①

１）機器により異なります

似たような質問が見つかりました

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

関連するカテゴリからQ&Aを探す

このQ&Aを見た人がよく見るQ&A

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング