スマートフォンを代表とするAndroid搭載携帯や、圧倒的シェアのiPhoneを充電するときに使用するケーブルについて、疑問に思ったので色々と調べてみましたので、是非参考にしてください。
主にメインで使われてるのは、主に2種類
AndroidかiPhoneのどちらかで充電の端子形状が二極分化していて形状は、以下のような形になっている。
- 「Lightnig ケーブル」（ライトニング ケーブル）
- 「USB Type-C」（ユーエスビー タイプシー）
- 「microUSB」（マイクロユーエスビー）
基本この3つが現在主流の充電端子になっています。また、両端の形状が①と②に分かれたタイプも売られています。
iPhone、ipadなどのApple製品で使用されています。それ以外の製品メーカーでは基本採用されないので、apple製品を使用している人は、基本こちらのケーブルを使うことになります。
（一部ipad Proでは、②USB Type-Cが採用されています。）
コネクタ（上部） 
コネクタ（正面） 
端末側（差込口）
iPhoneユーザーならお馴染みのケーブルだよね！
「Lightnig ケーブル」の特徴
- Appe独自企画
- iPhoneやiPadだけでなく、Apple PencilやiPodなどのApple製品に使われている
- 上下どちらの向きでも挿入できる
- 映像や音声の転送もできる
Type-Cコネクタの以前に使用されていた旧規格の充電コネクタ。古いAndroid端末や機器の充電に採用されている。
コネクタ（上部） 
コネクタ（下部） 
端末側（差込口）
「microUSB」の特徴
- 上下の向きがある。
- 「USB2.0」で制定された小型コネクタ
「USB Type-C」は2016年から採用が始まった新しい規格で、従来は、microUSBケーブルが主流でした。Android端末や最近の小型製品（イヤホンやモバイルバッテリーなど）に採用されていることが多いです。
コネクタ（上部） 
コネクタ（正面） 
端末側（差込口）
この形状になってから充電スピードが向上したんだよね！他にも映像伝送と充電が同時に出来たり便利だよね！
「USB Type-C」の特徴
- USBの次世代規格「USB 3.1」で制定された新しいコネクタ規格
- 上下どちらの向きでも挿入できる。
- microUSBと同等の端子サイズ
- 映像や音声の転送もできる
- スマートフォンの充電だけでなく、多様な端末に採用されている。
充電コネクタの歴史
充電コネクターは、Apple対他社メーカーの2極化の歴史があります。最近では、コネクター形状が小型・両面指しが出来るリバーシブルタイプが主流となっています。
また、USB Type-Cコネクタの歴史は新しく、対応している規格も優秀なためApple社も一部製品で取り入れ始めているので、共通化されるのも時間の問題かもしれませんね。
充電コネクタの形状ってたくさんあったんだね・・
規格の切替わり時期に注意
コネクターの規格が切替わる時期は、端末ごとに異なるので、今まで使っていたケーブルや充電器が使えなくなったり、新規格のつもりで買ったら従来規格の充電コネクタだったという事があります。新規ケーブルを購入する際は、充電コネクタに注意くださいね。
AppleユーザならUSB Type-C & Lightningケーブルがオススメ
iPhone11シリーズがお披露目の際に、初めてUSB Type-C & Lightningケーブルが同梱されました。このUSB Type-C & Lingtning ケーブルには、従来のUSB-A & Lightning ケーブルにはないメリットがあります。
充電ができれば、どれも同じなんじゃないの？Type-Cケーブルに切り替えると充電器も買いなおしになるんだけど・・
USB Type-C & Lightningケーブルのメリット
最新の給電規格USB Power Delivery（以降：USB PD）が対応になるので、USB Type-Cの最大の特徴である給電の拡張規格に対応することで、USB PDは、最大100Wまでの給電が可能になります。
通常のUSB-A端子と比べると、約20倍近くの給電能力となるためiphoneをより早く充電することができます。
USB Type-Aってどんな形状だったかな？
USB Type-A
パソコンなどに採用されている約5mm×約12mmの長方形の端子のこと
USB PD対応の充電は、安全に使用するため使用条件が厳しく規格されています。
USB PD給電を使用するための条件
- iPhone 8以降の端末
- Apple MFi認証取得したケーブルが必要
- USB PD対応の充電器が必要
USB Type-Cケーブルは、紛らわしい規格が乱立
見た目の形状が同じなのに、規格によって全然性能が違うUSB Type-Cケーブル。基本取説を確認しなければ、どのような規格が対応したケーブルなのかがわからないのが現状となっています。
基本的にType-Cコネクタの形状であれば、旧規格のケーブルより高性能に使用することが出来ますが、やはり最新規格のケーブルを使用したいですよね。
見た目で判断できないのは、不便だね。
Type-Cケーブルの誤解
さまざまな規格が乱立しているType-Cケーブル。意外に間違った知識が市場に出回っているので、注意が必要なのです。
USB Type-Cケーブルの取説を見て誤解を生むのが、「USB Type-Cケーブル＝USB 3.1」に対応しているとは限らないのです。
USB Type-Cは、次世代転送規格USB 3.1に対応し、速度は最大10Gbpsとなっています。このスピードであれば、例えば1GBのデータなら約0.9秒で転送できます。このような大容量のデータを一瞬で送ることができるのが、USB Type-C（USB 3.1/3.2）なのです。なお、USB 3.0は、アップデートに伴い「USB 3.1 Gen1」と表記されることになったため、従来のUSB 3.1は「USB 3.1 Gen2」と呼ばれる場合もあります。今後は、2019年後半に登場予定のUSB 3.2にも対応される予定です。
この説明を見ると確かにUSB 3.1対応＝Type-Cケーブルと勘違いしそうだね。
従来のUSB2.0のみ対応のType-Cも売られているため、極端に値段が安い場合など注意が必要ですね。
現在市場に売られているType-Cの規格の種類
- USB 2.0対応かつ3A対応(データ転送速度480Mbps)
- USB 2.0対応かつ5A対応(データ転送速度480Mbps)
- USB 3.2 Gen 1対応かつ3A対応(データ転送速度5Gbps)
- USB 3.2 Gen 1対応かつ5A対応(データ転送速度5Gbps)
- USB 3.2 Gen 2対応かつ3A対応(データ転送速度10Gbps)
- USB 3.2 Gen 2対応かつ5A対応(データ転送速度10Gbps)
形状が同じなのに規格が違うので分かりにくいね・・
Type-Cケーブルで最大の特徴「Alternate Mode」とは
Alternate Mode（オルタネートモード）とはUSB Type-Cポート及びケーブルを使用して別の規格の信号を流すすくみのこと。
Alternate Mode（オルタネートモード）＝別の規格の信号を流すんだね！覚えたよ
Alternate Mode（オルタネートモード）で流せる信号の種類は以下の種類があります。
Alternate Modeで流す信号で一番使われているのが「Thunderbolt 3」という規格。USB Type-Cを使うならこの規格対応のケーブルがオススメです。
Thunderbolt 3とは、簡単に説明すると高速通信規格のこと。最大で、40Gbpsの高速通信が可能となります。
Thunderbolt 3対応であれば以下の規格が必ず対応してます。
- USB 3.1 Gen2
- DisplayPort 1.2
- PCI Express3.0
基本的には、USB3.1Gen2の上位互換がThunderbolt 3になります。
| USB3.1Gen2 | Thunderbolt 3 | |
| 最大転送速度 | 10Gbps | 40Gbps |
| 最大映像出力 | 4K×1 | 5K×1、4K×1 |
| 最大映像周波数 | 60Hzは条件依存 | 60Hz |
注意点として、ケーブル長によって速度や機能に制限がかかること。
| Thunderbolt 3 比較表 | パッシブケーブル （0.5m以下） | パッシブケーブル （0.5m超過） | アクティブケーブル |
| USB 2.0 | 〇 | 〇 | 〇 |
| USB 3.1 Gen 2 | 〇 | 〇 | × |
| 転送速度 | 40Gbps | 20Gbps | 40Gbps |
| Alt Mode | 〇 | 〇 | × |
アクティブケーブルは、他の互換性が無いかわりに最大転送速度40Gbpsを出せるようになっています。
パッシブケーブルの0.5ｍ以下であればThunderbolt 3の性能をフル活用できるんだね！
Type-Cケーブルの給電規格「USB Power Delievry」とは
USB Power Delievryとは、USBケーブルを利用して最大100Wまで受給電を可能にするUSBの電力拡張規格のことで、頭文字をとってUSB-PDと略して表記してあります。
USB-PD以外に、日本でメジャーな高速充電規格「Quick Charge」もあるがUSB-PDとはまったく別ものになります。
USB-PDの特徴は、100Wの受給電が出来るだけなの？Thunderbolt 3の規格と両方対応していれば最高だね！
最大の特徴は、100Wまでの受給電ですがUSB-PDにはまだまだ魅力的なメリットが複数あります。
- 最大100W電力給電
- 電力給電をロールスワップ可能（機器から別の機器に給電）
- デュアルロールで双方向で電力給電が可能
機器から機器への給電と文字で書いてもイメージしにくいですよね！
この図の様に、供給側と受給側をスワップすることで、トータルの電源管理が可能になります。
個々で電源管理するより、一括管理の方が管理も楽だね！でも、100Wまでの制限があるから消費電力の管理は、必須になるんだね。
Type-C & Type-Cケーブルの場合、どちらの端子からも受給電が可能になっています。
この原理は、以下の図で説明します。
構造上、プラグを逆挿しをしても正常に動作するよう、コネクタ内部のピンを余分に設け、ピンの配置をほぼ「対称」になるよう工夫している。
簡単に説明すると、USB-PD用の「V-BUS端子」と「GND端子」それぞれ4本あるため、双方で最大100Wの電力をやりとりできる配線となっている。
Type-Cケーブルに変換アダプタを接続するとアウト
Type-Cケーブルを充電ケーブルとして使用する場合にType-A変換アダプターを使っていませんか？実はそれ危険な行為かもしれないです。
一体何が危険なの？充電するときに、端子の形状を合わせるために変換したいんだけど
Type-C & Type-Cケーブルの様に両端が同じ端子でも使用上問題が無い理由は、「デュアルロールデバイス」機能により、接続先のホストを判別できるためなのです。
このような変換アダプターを使用すると、本来給電してはいけないパソコンのUSB端子に給電を行ってしまう可能性があるのです。
上の写真は、充電アダプタ→Type-C→Type-A変換→ノートPCの順路で給電してしまう可能性があります。本来、充電端子ではないポートに電圧をかける行為となるので絶対にやめましょう。
最後に
充電ケーブルは同じ形状でも、規格が違うだけでパフォーマンスを発揮できない可能性が十分にあります。また、大手メーカーの製品でもルールを逸脱した製品も数多く出回っているので、十分に注意して使用するようにしましょう。
充電ケーブルってAndroidだとtypeC（タイプC）コネクタを搭載したスマートフォンが主流だよね！iPhoneだとLightningケーブルだし間違えて購入しそうで怖いな・・