USBバスパワーの電圧・電流の違いによる影響

Question

USBコネクタ(メス)から充電、あるいは給電すると仮定します。

ここで a と言う名前のUSBコネクタ(メス)が、5Vの500mAh。
ここで b と言う名前のUSBコネクタ(メス)が、5Vの1000mAh。

ここで c と言う名前のUSBコネクタ(オス)が、5Vの500mAhで動作する機器だとします。

このように考えた時、c を a に接続する分には、問題がないという事はわかります。
問題は、スマホなどの充電も「兼ねた」USBコネクタ(メス)である、b に c を接続する場合です。
この場合は、1000mAhの電流を500mAhの機器に流すことになりますが、USBと言う規格はこのような事を想定しているのでしょうか。故障したりしてしまわないでしょうか。

自分で調べたところ、本来USBは電圧がほんのわずかな変動を除いて常に 5V 、電流は 500mAhで動かす事が規格で決められているようですが、電圧や電流がまったく違うという事もあり得るのでしょうか(電流は先に述べたようにすでに違うようですが)。

pc_net_sp · Accepted Answer

まぁ～　ＵＳＢ－Ａ（メス）が、ＰＣに付いているコネクタなので、意地悪でしたか・・・・・
お礼の内容で説明が楽になりました。

＞スマホ充電用やスマホ「も」充電出来ると銘打った製品の中には、1000mAh、果ては2000mAhを取り出せるものもあり、(質問時点ではmAhについてはよくわからなかったため)1時間あたりで2000mAも電気が流されてしまうのかと考えてしまったりしていました。

ＵＳＢ出力は、ｍＡが単位。　　充電池系の単位がｍＡｈですので、書き込みに注意しましょう。

スマホ用充電池の規格が５ｖ１０００ｍＡｈとします。
スマホ用充電池をＵＳＢコネクターから、使い切った状態からフル充電にかかる時間を調べる。（充電時間はスマホ用充電池の仕様に書いてあるのが普通）
２時間と書いてあったら、１０００ｍＡｈ÷２時間＝５００ｍＡと言う事で、ＵＳＢ電源の使用は５ｖ５００ｍＡです。
５時間と書いてあったら、１０００ｍＡｈ÷５時間＝２００ｍＡと言う事で、ＵＳＢ電源の使用は５ｖ２００ｍＡです。
こんな感じで、２０００ｍＡｈの充電池でも時間をかければＵＳＢポートから充電できて使えます。

ＵＳＢの電源は５ｖ５００ｍＡが標準規格で、セーフティーにポリスイッチが一番良く使われています。
ポリスイッチは、その規格により多種類ありますが、１００～２５０ｍＡ規格が一番多いです。
ポリスイッチの性格上、１００ｍＡ規格の物は２００ｍＡで完全遮断。　２５０ｍＡなら５００ｍＡで完全遮断。
遮断方法は、抵抗値増加＋発熱です。　完全遮断と言っても数μＡは流れています。
通電を機械的に止めて（ＵＳＢコネクタを抜く）発熱が常温になると、完全復帰します。

Ｗｉｎ９５時代はヒューズだったりしたので、１Ａヒューズが多かったです。　ヒューズなので５ｖ１Ａ以上流せばＵＳＢ電源は使えなくなります。　当時は修理＝マザー交換が主流でした。

これで、疑問点は解決したでしょうか？？　　電子回路を分かっている人なら斜め読みで理解できる感じに書いてしまいましたが・・・・　m(_ _)m

pc_net_sp · Answer

ＵＳＢコネクタ自体の出力が５ｖ５００ｍＡですので、５ｖ１０００ｍＡのコネクタは自分で何かしらを改造する必要があります。
もしくは、ＵＳＢ－Ａコネクタが２個ついているＵＳＢケーブルを使い、５ｖ１０００ｍＡを取り出します。

５ｖ５００ｍＡで動作する機器だと、電源は５ｖ１０００ｍＡで使用する方が一般的です。
一般的な質問とは逆の質問をかましてます。

またUSBコネクタ(メス)とは、ＵＳＢ－Ａ（メス）なのかＵＳＢ－Ｂ（メス）なのか分かりませんので、勝手な理解で書いてます。

ＵＳＢポートから５ｖ１０００ｍＡを取り出す方法はきちんと分かっていますか？？

＞500mAhで動かす事が規格で決められているようですが、電圧や電流がまったく違うという事もあり得るのでしょうか
充電器と仮定すると、常に５００ｍＡを必要としているわけではありません。

misawajp · Answer

質問のことは　AhではなくAです、AとAhの違いは勉強してください

USB規格は　電圧　と　電流の最大値　が規定されています

電源供給側の電圧は規定の範囲内でなければなりません
電流は、規定値以上である必要があります、多い分には問題はありません（とは言ってもあまり多すぎるのは芳しくはありません）

siremono2496 · Answer

5V/500mAという値は、電圧はかなり厳格に守らないと機器の焼損や誤動作が起きるため、±5％程度の範囲に収まるはずですが、電流の方は「500mAは流せるようにしておいてね」程度の実装になっていると思っていれば、そう間違いではないでしょう。現に、USB接続の2.5インチHDDでは、500mAだとHDD単体で使い切ってしまったり、あるいはすでに超えている場合がほとんどです。

例：WD5000BPVTの仕様表（2.5インチ500GBのドライブ）
http://www.wdc.com/global/products/specs/?driveID=803&language=1

しかもUSB接続にするためにUSB<-->SATA変換回路が必要で、この分の消費電力も加わりますから、どう考えても500mAで足りるはずがないのです。しかしたいていの場合動いているという現実がある。つまり、500mAを超えた分をどこまで許すかというのは、設計者の考え方次第であるわけです。ノートPCではバッテリー駆動を考慮しないといけない分だけ余裕が少なめ、デスクトップでは多めになっているであろうことは想像できますが。

ただ、極端に大きな電流が流せるようになっているPCはないでしょう。USBコネクタやケーブルが大電流に耐えられるようになっていないし、それに大きくしすぎるとPC側の電源容量が足りないという問題が出てきます。なのでどんなに流せても、二倍の1000mA以内が現実的な線でしょうね。

普通はUSB端子にはリセッタブルヒューズが入っていて、許容する電流を超えた場合は自動で遮断します。これは一定時間後に勝手に復帰するので、ユーザーがリセットしたり、何かを交換したりする必要はありません。

umamimi · Answer

乱暴な説明ですが、メスコネクタに機器(≒抵抗)をつなぐと
オームの法則の計算式 I=E/R による電流が流れます。

＞ここで a と言う名前のUSBコネクタ(メス)が、5Vの500mAh。
＞ここで b と言う名前のUSBコネクタ(メス)が、5Vの1000mAh。

給電側のこれらの数字は、「それだけの電力を供給する能力がある」という事です。
流れる電流は、その時に繋ぐ機器がどれだけ電力を消費する機器なのか、によって異なります。

なので、これ
＞この場合は、1000mAhの電流を500mAhの機器に流すことになりますが、
は違います。

＞ここで c と言う名前のUSBコネクタ(オス)が、5Vの500mAhで動作する機器
この機器は10Ωの抵抗器に相当します。 P=IE=2.5ワットの電力を消費するわけです。

機器の抵抗が 10Ωの場合は、ａ 、ｂどちらにつないでも 500mA流れます。
(ｂ は供給能力をフルに発揮していない状態です。)

が、5Ωの場合(5ワットの電力を消費する)は、
・ｂに繋ぐと 1A 流れ、P=IE=5ワットの電力を消費しますが、
・ａに繋いだ場合はａは供給能力が足りない為、1A も流れません。
どうなるか、は内部の構造によりますが、給電自体がストップするとか、
給電電圧が5Vよりも低くなると思います。

もとより、USB規格の「5V500mA」とは。
「機器側は500mAより少ない電流で動作すること。供給側は500mAの供給能力を持つこと」
との取り決めにより、電流不足が生じない規格上の数字で、
足りなければバスパワーでなくセルフパワー(ACアダプタなどを使う)で対処します。
が、市場の各種製品には、
・500mAでは足りないので給電側のUSBコネクタを複数使う
・外見はUSB用コネクタだが、充電時には500mAより大きな電流を流す
という機器や充電器などが多々存在します。

実際に流れる電流は、繋いだ機器がどれだけ電力を消費するか(≒抵抗がどれだけか)により異なり、
大抵は 500mA よりずっと小さい値であり、常にフルパワーで供給・消費してるわけでは
ありません。

t-aka · Answer

電圧は供給する側が決定しましが
電流は供給「される」側が決定します。

オームの法則：E=IRを変形してI＝E/Rとします。
E：電圧、I：電流、R：抵抗です。

電流を変更するには、電圧もしくは抵抗を変える必要があります。
供給側で変更できる要素は電圧のみです。

5Vというのは接続する機器に対して供給できる電圧を示し
1000mAhというのは1000mA（＝1A）を1時間供給「することができる」ことを示しています。
電流が半分になれば、供給できる時間は2倍になります。

USBバスパワーの電圧・電流の違いによる影響

まぁ～ ＵＳＢ－Ａ（メス）が、ＰＣに付いているコネクタなので、意地悪でしたか・・・・・

ＵＳＢコネクタ自体の出力が５ｖ５００ｍＡですので、５ｖ１０００ｍＡのコネクタは自分で何かしらを改造する必要があります。

質問のことは AhではなくAです、AとAhの違いは勉強してください

乱暴な説明ですが、メスコネクタに機器(≒抵抗)をつなぐと

電圧は供給する側が決定しましが

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