USB PD(ユーエスビーピーディー)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

USB PDとは、USB Power Delivery（USBパワーデリバリー）の略称で、USBケーブルを通じてより大容量の電力を供給・受給するための規格である。従来のUSB規格では電力供給能力が限られており、主に小型デバイスの充電やデータ通信を目的としていたが、ノートパソコンやモニター、さらには一部の家電製品など、より高い電力を必要とする機器への充電には不十分だった。この課題を解決するために、USB PDは、最大240W（従来の仕様では最大100W）という大幅な電力供給能力の向上を実現し、電力供給の汎用性と利便性を大きく拡張した。

USB PDの最大の特長は、高電力供給能力、双方向電力供給、データ通信との同時利用、そしてデバイス間で電力供給能力を交渉する電源ネゴシエーションの機能にある。これにより、スマートフォンからノートパソコン、さらには外部ディスプレイまで、幅広い種類のデバイスを一本のUSB Type-Cケーブルで充電・給電できるようになり、複数の異なる充電器やケーブルを持ち運ぶ必要性を減らした。システムエンジニアを目指す上で、このような電力供給の標準化と効率化は、デバイスインフラの設計や運用において重要な要素となる。

詳細な説明に入る。まず、電力供給能力の進化についてだが、従来のUSB 2.0は5V/0.5A（2.5W）、USB 3.0は5V/0.9A（4.5W）、充電規格であるUSB Battery Charging Specification 1.2（BC 1.2）でも5V/1.5A（7.5W）が標準的な電力供給能力であった。これはスマートフォンや一部のタブレットの充電には対応できるものの、多くのノートパソコンが消費する数十ワットの電力を賄うことはできなかった。USB PDは、この電力制限を根本的に解消し、最大240W（以前は100W）までの電力供給を可能にした。これは、電圧を5Vだけでなく、9V、15V、20V、そしてEPR（Extended Power Range）対応では最大48Vまで段階的に昇圧させ、電流も最大5Aまで引き上げることで実現している。特に、近年ではPPS（Programmable Power Supply）と呼ばれる機能も導入され、デバイスと充電器の間で電圧と電流をより細かく、リアルタイムで調整できるようになり、充電効率と安全性がさらに向上している。

次に、双方向電力供給について解説する。USB PDの重要な機能の一つが、電力の流れを動的に変更できる点である。例えば、普段は電源アダプターからノートパソコンへ電力を供給するが、特定の状況下ではノートパソコンが別のデバイス、例えばスマートフォンや外部ディスプレイに電力を供給することも可能になる。また、USBハブやドッキングステーションを介して、モニターからノートパソコンへ電力を供給し、同時にノートパソコンがハブに接続された周辺機器へ電力を供給するといった複雑な電力経路も実現できる。これにより、電力供給の柔軟性が格段に向上し、ユーザーはより自由にデバイスを接続・運用できるようになった。

電源ネゴシエーションは、USB PDの中核をなす技術である。USB PD対応のデバイス同士が接続されると、内部に搭載されたPDコントローラチップが互いに通信を開始し、どのような電圧と電流の組み合わせ（Power Data Object: PDO）で電力を供給できるか、または受け取れるか（Request Data Object: RDO）を「交渉」する。この交渉の結果、両デバイスにとって最適な電力プロファイルが決定され、安全かつ効率的な給電が開始される。例えば、ノートパソコンが5V/3Aを要求し、充電器がそれを提供できる場合、そのプロファイルで給電が開始される。もしノートパソコンが20V/5A（100W）を要求し、充電器がそこまでの電力供給能力を持たない場合でも、両者が合意できる範囲内の最も高い電力で給電が開始されるため、互換性の問題が起きにくい。この仕組みにより、過剰な電力供給によるデバイスの損傷を防ぎ、また、最適な充電速度を実現している。

データ通信との同時利用もUSB PDの大きなメリットである。USB PDは、主にUSB Type-Cコネクタおよびケーブルと組み合わせて使用される。USB Type-Cは、上下の向きを気にせず挿せる利便性だけでなく、従来のUSBデータ通信に加え、DisplayPort Alt ModeやThunderboltなどのAlternate Mode（代替モード）をサポートしている。これにより、一本のUSB Type-Cケーブルで、電力供給、高速データ転送、さらには映像出力までを同時に行うことが可能になった。例えば、USB PD対応の外部モニターにノートパソコンを接続する際、モニターからノートパソコンへ電力を供給しつつ、映像信号をモニターへ送り、さらにモニターに内蔵されたUSBハブを介して、マウスやキーボードなどの周辺機器とデータ通信を行う、といった運用が一本のケーブルで完結する。これは、ケーブルの削減だけでなく、デスク周りの整理整にも大きく貢献する。

安全性と互換性もUSB PDが重視する点である。高い電力を扱うため、USB PD対応製品には過電圧保護、過電流保護、過熱保護といった複数の安全機構が組み込まれている。また、USB-IF（USB Implementers Forum）による認証プログラムが存在し、認証を受けた製品は互換性と安全性が保証される。特に、100Wを超える電力供給や高速データ通信を行うケーブルにはE-Marker（電子マーカー）チップが内蔵されており、そのケーブルがどの程度の電力やデータ速度に対応できるかをPDコントローラに伝える役割を果たす。これにより、不適切なケーブルの使用による事故や不具合を防ぐことができる。

USB PDは現在、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、外部モニター、ドッキングステーション、ポータブルバッテリー、さらには電動工具や小型家電など、多岐にわたるデバイスで採用が進んでいる。特に、USB PD EPR（Extended Power Range）の導入により、最大240Wまでの給電が可能になったことで、ゲーミングノートパソコンやワークステーションなど、より多くの電力を必要とする機器への対応も広がっている。USB PDは、単なる充電規格に留まらず、電力供給のインフラを標準化し、デバイス間の相互運用性を高める基盤技術として、私たちのデジタルライフをより便利で効率的なものへと進化させている。