USB充電の話題です。
電気関連で「ヒューズが飛んだ」と言う言葉がありますが、年配の方ならその意味をご存知だと思います。
過電流とも言いますが、本来想定してある電流を越えた電流が流れている状態。それは故障や想定外の使われ方が、なされている事が考えられますから、これは異常状態です。放置して良いのかと言えば、良くない。電力の供給をすぐさま停止する必要がある状況です。
古くは「ヒューズ」と言う部品が過電流時の電力停止用パーツに使われて来ました。
ヒューズは許容電流に見合った、太さと長さの電線がガラス管に入れてあって、これを回路に組み込んで、許容電流を越える電流が流れた場合、その電線が焼き切れる事で、電力の供給を停止するものです。
異常の原因を除去した後、この「ヒューズ」も新品に交換する必要がありました。
時代が変わって「ヒューズ」を用いなくと ても、高度な回路で、シャットダウンするものも現れてきました。
そして、まれに、その様な保護回路を持たないものもあるようです。
どちらなのか判断するには、中を開けて見てみるとか、回路を読むとかが必要でしょう。
最近、利便性の高い5V電源として、USB（電源）が広まっています。
〈ここから先、私見です。話半分で読んでください。〉
頭の中で、USB=5V（ボルト）と、思い込んでいたのですが、単純にそうとも言えないそうです。
策定されているUSB関連規格の中には、20V（ボルト）で5A（アンペア）を流す事により100W（ワット）を供給するものもある様です。
サムスンのスマホのCMで、スマホ間のワイヤレス充電で電力のシェアをするシーンがありますが、事前知識無しで、あれを見ますと（または、中途半端な知識で見ると）勘違いをしますよね。
充電ロス・放電ロスも有るんじゃ無いの？充放電の効率ばどれくらいなの？。とかも思います。
〈学生の頃、オームの法則を習いました。〉
- 電流=電圧➗抵抗
- 仮に電圧が5Vの場合、 抵抗（負荷）が、5Ω（オーム）だと1A流れ、 抵抗が、2.5Ω（オーム）だと2A流れます。
〈定電圧電源と言う電源装置（回路）があります。〉
- 負荷が変動しても、決められた電圧を維持する機能があります。
〈電力〉
- 電力=電圧✖︎電流
- 100Vで1Aだと100W、50Vで2Aでも100W、20Vで5Aでも100Wですね。
- 同じ電力を運ぶのでも、電圧が高いと、電流は少なくて済みます。言い換えれば、同じ電力を運ぶのでも、電圧が高いと、送電ケーブルは、より細くて済みます。
〈ケーブル（電線）の伝導率や電気抵抗〉
- 電線に用いられる銅やアルミや錫など、どの金属にも電気抵抗が僅かにあり、電流を流すと発熱します。そして、大きな電流を流すと発熱発火しますので、故障や火災につながります。車のバッテリーの12.6Vと言う電圧のまま、大きな電力を供給するには、自動車のバッテリー同士を繋ぐ時に用いられるブースターケーブルの様に、とても太くて重たいケーブルが必要になります。しかしIHコンロや炊飯器など大きな電力を使うものでも100Vの製品の場合、ブースターケーブルほど太い電線を使わなくても良いですよね。
- 超電導状態のケーブルだと細いケーブルで、とてつもない電力を送電できるらしいです。
〈電池と素材と起電力、内部抵抗〉
- 電池の素材は様々で、特性も様々です。そして起電力も様々です。
- 起電力は電極間の電位差のことで、電極の素材のイオン化傾向で決まってきます。1.2Vのものや3.6V前後のものが好んで採用される傾向があります。回路に用いられる半導体の特性で、1.2のn倍付近が好まれる傾向がある様です。
- おおよそ、どの様な電池にも内部抵抗があり、電力を取り出す時に電圧降下が起きます。
- 充電においては、仮に起電力が3.6Vの電池に充電するには3.6V以上の電圧で充電してあげる必要があります。
- 電池の素材により、充電と放電の時に気をつけるポイントが様々存在していて、とてもデリケートな制御を行う必要があり、スマホやタブレットやパソコン関係では、電池の精密な制御を行うチップが搭載されることが珍しくありません。
- ※太陽電池は、電池では無く、発電機です。
〈電圧変換〉
- 近年、高効率の電圧変換回路が開発されてきています。
- 電気は電圧の高い方から低い方に流れる性質があります。
- スマホには内部に電圧変換回路や制御回路が入っています。
最初のUSBのバージョンの頃は、単純な5V電源の機能だったようですが、その後、電池の過充電防止などの理由で、より高度な電力供給制御の機能が制定された様です。これはUSBの通信線を用いて、電力供給をする側と、して貰う側が、通信をする事で、高度な電力供給制御を実現しようとしていた様です。
USBにはバージョンがあります。
USBによる電力供給に関する、いくつかの仕様が策定されています。
USBにはコネクター形状が複数あります。
どのバージョンをサポートするか、どの電力給電の仕様をサポートするか、どの形状のコネクターを採用するかは、ケースバイケース。
自分の所有する機器のどれに、どの仕様やバージョンが搭載されているかは、ケースバイケース。
そう言った中で、USBライトや、USB扇風機に、高価な通信制御回路やチップを搭載すると、お値段がとても高くなる。とか、大雑把な電力制御で充分と言うケースも多いのに、高度な電力供給制御搭載USBのコスト負担をユーザーは受け入れるか？。
とかあったんじゃないかと思うのですが…。
それなりに皆さん、それ程問題なく使っている現実がある様です。
たまーに、「えー、なんで充電出来てないのー」と悲鳴を聞く程度です。
最新のUSBのバージョンと電力供給の仕様と、巷の商品との、判り易いサイトを探しているところですが、中々見つからないので、取り敢えず、USBの関連サイトを検索してみました。
さて、USBって、電力供給もしますけど、本来は、通信をする、シリアルバスですよね。
機器間またはデバイス間の通信をするものですから、デバイス間でお話しします。
不勉強な為、話し始めがどんな感じなのか知りません。「あなた誰？」から始まるのか、「手前、生国と発しますのは…」で始まるのか、どっちかだろうとは思うのですが。
本来は最初に、ぶつぶつ会話して、何とつながったのか確認するはずだと思います。
でも、高価な会話機能をもたずに、モーターだけしか搭載してない扇風機をUSBに繋いだ時に、厳密な審査して、扇風機が会話しないからエラーと判断して電力制御されないなら、一般利用者は嬉しくない。そんな現実もあります。
これから先のUSBって、どんな進化をしていくのでしょうねぇ。
〈私見ここまでです。〉
ここから、先はUSBに関連するURLのメモです。
‘https://ja.m.wikipedia.org/wiki/ユニバーサル・シリアル・バス
‘https://www.perytech.com/Language/jp/USB-Enumeration.htm
‘http://hama.world.coocan.jp/USB-Type-C-jyuden-jittai.pdf
‘https://m.srad.jp/~EarOwl/journal/573404
‘https://www.google.co.jp/search?q=Power+Delivery%28PD%29
‘https://www.google.co.jp/search?q=usb+充電+プロトコル
‘https://www.google.co.jp/search?q=usb+ケーブル+配線図
‘https://www.google.co.jp/search?q=リチウムイオン電池+充電制御+リスク
