USBバスパワー(ユーエスビーバスパワー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

USBバスパワーとは、USBケーブルを介してデータ通信と同時に電力供給を行う仕組みを指す。通常、電子機器の動作には個別の電源アダプターをコンセントに接続したり、バッテリーを内蔵したりする必要があるが、USBバスパワー対応機器は、ホストとなるコンピュータや他のUSB給電デバイスから直接電力を受け取ることができる。これにより、デバイスごとに個別の電源を用意する必要がなくなり、配線がシンプルになるほか、持ち運びや使用が格段に便利になるという特徴を持つ。特にマウス、キーボード、USBメモリ、一部のポータブル外付けHDDなど、比較的消費電力の低い周辺機器で広く採用されている方式である。

USBバスパワーの電力供給は、USBケーブルの物理的な構造によって行われる。標準的なUSBケーブルは、データ伝送用の2本の信号線に加え、電力供給用のVBUSピン（5Vの電圧供給）とGNDピン（グランド、基準電位）という2本の電源線を内蔵している。ホスト側、例えばパソコンのUSBポートやUSB充電器が電力供給元（Source）となり、接続されたデバイスが電力消費側（Sink）となることで、このVBUSピンとGNDピンを通じて5ボルトの電力が供給される。

USB規格は時代とともに進化し、それに伴いバスパワーとして供給可能な電力も向上してきた。初期のUSB 1.x/2.0では、標準的なデバイスに対し最大100ミリアンペア（mA）の電流を供給し、設定により最大500ミリアンペア（2.5ワット）まで供給可能と規定されていた。この電力で、マウス、キーボード、ウェブカメラ、多くのUSBメモリといった低消費電力デバイスが外部電源なしで安定して動作する。

USB 3.x（USB 3.0/3.1 Gen 1/3.2 Gen 1x1など、これらは旧USB 3.0として知られる規格群を指す）からは、標準的なデバイスへの供給電流が最大150ミリアンペア、高電力デバイスには最大900ミリアンペア（4.5ワット）まで供給できるようになり、電力供給能力が強化された。これにより、外付けハードディスクドライブや一部の光学ドライブなど、より多くの電力を必要とするデバイスもバスパワーで駆動できるようになった。

さらに、USB Type-Cコネクタの登場とUSB Power Delivery (USB PD) 規格の組み合わせにより、USBバスパワーの概念は大きく拡張された。USB Type-Cコネクタ自体は単に物理的な形状とピン配置を定めたものであり、それ自体が電力供給能力を規定するものではないが、USB PDは、USB Type-Cケーブルとコネクタを介して非常に大きな電力を供給することを可能にするプロトコルである。USB PDでは、単なる5Vの固定電圧供給に留まらず、デバイス間で電力供給能力を交渉し、5V、9V、15V、20Vといった様々な電圧と電流の組み合わせで電力を供給できる。これは、従来のバスパワーがホストからの一方的な電力供給であったのに対し、USB PDではデバイス間で電力の役割（供給側/消費側）を動的に切り替えたり、より高度な電力管理を行ったりできる点で大きく異なる。しかし、基本的な電力供給路としてUSBケーブルを使用するという点では、バスパワーの発展形と捉えることができる。現在では、ノートパソコンや大型モニター、高速充電が必要なスマートフォンなどが、USB Type-CとUSB PDを介して給電や充電を受けることが一般的になっている。

USBバスパワーの最大の利点は、外部電源アダプターやバッテリーが不要になることによる利便性の高さにある。これにより、デスク周りの配線がすっきりし、コンセントの数を節約できる。また、外出先でACアダプターを持ち運ぶ必要がなく、荷物が軽くなるというメリットもある。特に、携帯性を重視するデバイスにとって、このメリットは大きい。

しかし、デメリットも存在する。最も大きな制約は、供給可能な電力の上限があることである。USB 2.0の500ミリアンペアやUSB 3.xの900ミリアンペアでは、多くの高機能な外付けストレージデバイスや光学ドライブ、プリンター、スキャナーといった消費電力の大きいデバイスを安定して動作させることは難しい場合がある。このようなデバイスは、「セルフパワー」方式、つまり専用のACアダプターから直接電力を供給する方式を採用していることが多い。無理にバスパワーで動作させようとすると、電力不足でデバイスが認識されなかったり、動作が不安定になったり、最悪の場合データが破損したりするリスクがある。

また、ホスト側のPCの負担も考慮する必要がある。特にノートPCの場合、接続されたバスパワーデバイスが多いとバッテリーの消費が早まる原因となる。USBポートから供給される電力は、PC内部の電源回路から供給されているため、過度な負荷はPC本体の安定性にも影響を与えかねない。さらに、USBケーブルの品質や長さも電力供給に影響を及ぼすことがある。ケーブルが長すぎたり、品質が低かったりすると、電圧降下が発生し、デバイスに十分な電力が供給されない可能性がある。

バスパワーハブを使用する際にも注意が必要である。バスパワーハブは、ホストからの限られた電力を複数のポートに分配するため、多くのデバイスを接続すると個々のデバイスに供給される電力が不足しやすくなる。これに対し、外部電源を持つ「セルフパワーハブ」は、安定した電力を供給できるため、複数のUSBデバイスを接続する際に推奨される。

システムエンジニアを目指す上では、USBバスパワーの仕組みと限界を理解し、適切なデバイス選択やシステム設計に活かすことが重要である。デバイスの仕様を確認し、要求される電力とUSBポートが供給可能な電力を比較検討する習慣を身につけるべきである。ホスト側のUSBポートには過電流保護機能が搭載されており、万が一デバイスが過剰な電流を要求した場合や短絡が発生した場合には、ポートからの電力供給が自動的に停止され、ホスト機器を保護する仕組みも備わっているが、不安定な運用は避けるのが賢明である。