USB Type-Cにまつわる11の真実

あらゆる場所で活用されるようになったUSB

USBインタフェースはほぼ普遍的なものになりました。これは、同じケーブルを介して電力とデータを提供できるという事実に支えられた驚くべき成果です。USBプロトコルは長年にわたって進化し、電力およびビットに対する製品の需要に対応しています。

最新規格の1つであるUSB Power Delivery(USB PD)は、消費者がポータブルデバイスに要求する高速充電をサポートするために最大100Wの処理ができるようになりました。そのため、USB PDに対応するUSB Type-C(USB-C)は、ますます幅広く多様な最終アプリケーションと市場分野で求められる高速データ転送の要件を満たしています。

1. USB Type-CとPDの仕組みは複雑ではない

電源ホスト(ソース)またはデバイス(シンク)に差し込むことができるユニバーサルコネクタを使用すると、製品設計者と消費者にとって圧倒的な可能性があるデバイスの電力供給のネゴシエーションのように見えます。

ただし、製品は、製品設計者のニーズに基づいて、多少複雑になる場合があります。Type-Cのみのデバイスの場合、単一のICを使用してすべての接続ハンドシェイクを制御できます。より複雑な機能については、Power Deliveryプロトコル(PD)を実装できます。USB-C PDに準拠するには、厳密なガイドラインに従う必要があります。製品は、認定される前にUSB-IF管理委員会から承認を受けます。認定ICベンダーのファームウェアを利用すると、ソリューションの設計を簡素化できます。

2. USB Type-CおよびPDは高価ではない

通信を検出、接続、およびネゴシエートするには、USB 2.0からUSB-Cへの移行に費用がかかるように思われます。基本的なUSB-C機能には、基本的なステートマシンコントローラーを使用できます。

0.20ドル未満で市場に出回っているコントローラーもあり、最小限のコスト、電力、およびPCB面積で設計を可能とします。さらに、USB-Cが広く採用されると、コントローラーICの価格が下がり、より効率的になります。USB-Cの普及により、実装の価格は低下します。システムにUSB-Cソケットとコントローラーを組み込むことは、0.20ドル以下で行えます。

3.すべてのType-Cポートの機能は同じではない

共通のコネクタ形状にもかかわらず、USB-Cポートの実際の機能セットは大幅に異なる場合があります。旅行用ACアダプターのポートは、デバイスを充電する機能のみでしょうし、ウェアラブルデバイスのポートも通常は充電のみの役割です。ラップトップなどのデュアルロールデバイスのポートでは、ポート機能のさまざまなバリエーションを見ることができます。標準のType-Cポートの電力レベルは15Wに制限されていますが、PDを実装するポートは最大100Wの電力をネゴシエートできます。さらに、一部のポートは、最大10GbpsのUSB SS Gen 2までのデータ通信が可能です。その他の機能には、ディスプレイポートまたはThunderboltなどのサポートが含まれる場合があります。

4.Type-Cケーブルはどれも同じではない

すべてのUSB-Cケーブルは同一のコネクタ形状を持ち、どのUSB-Cポートにも適合しますが、必ずしも電気的特性と機能が同じであることを意味するわけではありません。

標準ケーブルの定格は3Aで、長さは4m以下です。2m以下のケーブルまたは3〜5Aをサポートするために必要なケーブルには、eマーカーとして知られる電気マーカーICが必要でした。ケーブルは「フル機能」にすることもでき、例えば、最大4Kの高解像度ビデオをサポートできます。フル機能のケーブルには、実際には追加の帯域幅を有効にするためにより多くのワイヤがあります。Type-C仕様により、設計者はポートで必要な機能のみを利用できるため、複雑さとコストが削減されます。市場が成熟するにつれて、ますます多くのソリューションが市場の特定のニーズに合わせて最適化されています。

5. USB Type-Cケーブルだけですべてがつながる

近年のUSB-Cの採用率は高く、USB-Cケーブルはますます一般的になっています。その目指すところは、このコネクタ形状が最終的にこれだけでユーザーが求める機能をすべて賄うことです。同じケーブルを使用して充電器からPCに電力を供給しつつ、電話機やウェアラブルも充電できる場合、最終的に消費者が必要とするケーブルの本数を減らすことができるようになります。

6. Type-CはType-A&Bとはコネクタ形状が異なる

PDを備えたType-Cは、電力およびデータレートの両方でType-A&Bよりもはるかに優れています。Type-A&B BC 1.2は最大7.5Wの電力供給能力を提供しますが、USB-C PDは最大100Wをネゴシエートできます。また、USB SS Gen 1は最大5Gbpsでしたが、Gen 2は10Gbpsを許可します。より最近の規格では、TxおよびRx回線のデュアルレーン技術を活用することで、データレートを20Gbpsまで引き上げることができるようになります。

• 図1:USB-Cのコネクタ形状は、HDMIおよびUSB 3.0よりもはるかに小さく、Lightningとほぼ同等サイズであり、かつユニバーサル仕様のため、向きを気にせずに挿すことができます

7. Type-Cケーブル1本でデータと充電が可能

USB-Cは確かに普遍的な存在と言えます。携帯電話や小型のウェアラブルデバイスといった小電力機器に電力を供給するだけでなく、PCや家電、そして最大100Wの定格電力で動作する産業機器にも電力を供給できます。

図2:USB-Cでは、最大10Gbpsのデータレートが可能です。 USB-C PDは、従来の標準をはるかに超える最大100Wの充電を可能にします。

8.音楽を聴くのに3.5mmジャックは必要ない

USB-Cを備えた機器の場合、3.5mmのミニジャックは必要ありません。USB-Cでは、コネクタを介したオーディオが可能だからです。USB-Cケーブルには、オーディオ信号をサポートする専用のD+/D-ピンがあります。SBUピンは、マイクおよびグラウンド信号に使用できます。一部のヘッドセットメーカーはUSB-Cコネクタを備えたヘッドセットを開発していますが、多くは変換ドングルを開発しています。ドングルは、一方の端に3.5mmのポートがあり、もう一方の端にUSB-Cがある小型のアダプターで、消費者がお気に入りの3.5mmヘッドセットを使い続けることができます。ドングルの存在により音質が低下する可能性がありますが、多くの消費者はヘッドセットをすぐに交換するのではなく、この安価なオプションを選択しています。

9. USB Type-Cはアナログオーディオもサポートしている

多くの人は、USB-Cを経由する場合、すべてのオーディオがデジタル信号に変換されていると思っていますが、実はそうではありません。オプション扱いですが、アナログのオーディオ信号を扱うことも可能です。

ただし、オプション扱いですので、USB-Cの仕様には、アナログオーディオを使用する場合であっても、システムでデジタルオーディオもサポートする必要があるという条項があります。

10.充電と音楽の視聴は同時にできる

USB-Cは、充電、データの受け渡し、オーディオの再生などと非常に広い用途で利用できますが、一部のデバイスではポートが1つしかないため、複数のことをする場合はどうしたら良いかと悩む人がいます。

実はUSB-Cの仕様では、同じポートで複数の機能を利用できるように記述されています。そのため複数のアクセサリを同時にサポートすることができるのです。ユーザーは、使いたい機器にUSB-Cが1ポートしかなくても、対応する複数の出力を備えたドングルやハブを購入すれば、充電とデータや音声を同時に使用することができます。

11. USB経由でもTpye-Cなら高品質映像の出力ができる

USB-Cの仕様には「Alt Mode(Alternate Mode/オルタネートモード)」が含まれています。これは、ディスプレイポートやThunderboltなどの非標準USBプロトコルがUSB-Cコネクタを通過できるようにする機能拡張です。

そのためこのモードに対応したUSB-Cは、超高速ピンで最大4Kの映像出力をサポートします。つまりUSB-Cコネクタは、電力供給、データ、ビデオ、およびオーディオといったすべてのプロトコルを組み合わせて活用することを可能とする選択肢となっています。

• 図2:USB-Cでは現行、最大10Gbpsのデータレートが可能です。また、USB-C PDでは、最大100Wの電力供給が可能です