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USBパワーメーター
不本意ながら会社から首輪に鈴をつけられてしまった、iPhone4Sという鈴だ。
普段はガラケーなのでキャンプ中などでもあまり充電に気を使わなかったのだが、iPhoneはそうも行かず頻繁に充電する必要にせまられ、既存の機材などで凌いでいたが状況を把握する必要性を感じて電流の「見える化」を実現してくれる便利アイテムを購入した。
Century USBパワーメーター CT-USB-PW、簡易パワーメータと呼ぶのが適切だろうか。
測定限界値は50mA、上限は記載されていないが誤差の表記が0.01~2.0Aの間までとなっているので、概ね2.5Aあたりだろう(計測上限の10~20%は余裕を持たせるはずなので、2.2~2.4Aまでは十分対応可能なはずと予想した)。
充電する機器と電源の間に挟んで計測する通過型の機器だが、1秒ほどの間隔で通過電流・電圧を表示するモードと、最大計測値を表示するだけのピークモードの2種類がある。(画面的には電圧・電流で個別表示なるので、4画面に切り替えて使う。)
これを使ってiPhoneへの充電が実際にはどうなっているのかを見ようということだ。

iPhone4S(iOS6)の電池残量を20%ほどまで落とし、純正のUSBケーブルを使用して各電源に接続して通過する電流のピーク値を計測してみた。

[ACアダプタ系]
1)Apple純正5Wアダプタ(A1265):1.01A
2)Apple純正10Wアダプタ(A1357):1.04A
3)ノーブランド品2A-ACアダプタ:1.03A
4)アプライド 5V-1A アダプタ:0.94A

[シガーソケットUSBアダプタ系]
5)ノーブランド品USBシガー:0.63A
6)ダイソー USBシガー5V-1A:1.07A
7)BAL No.1760 DC/AC 30W(USB):0.82A

[モバイルバッテリー系]
8)BUFFALO BSMPA04:1.04A
9)PowerFilm AA+USB:0.53A


ちなみに、iPad2を接続して充電電流を計測したところ2製品については1Aを超える数値を計測した。

[iPad2を接続した場合]
2)Apple純正10Wアダプタ(A1357):2.04A
8)BUFFALO BSMPA04:2.24A

どうもiPhone側は1Aまでの電流を受け付ける仕様のようだ。
試しにiPad2を接続してみたところ、2)Apple純正10Wアダプタ(A1357)と8)BUFFALO BSMPA04の2製品については2Aに計測数値が増加した。
但し、iPad2を接続しても3)ノーブランド品2A-ACアダプタについては2Aとならず、1Aのままだった…これは?

気になってネットで情報を集めてみたところ、様々な情報が飛び交って(例:iPhoneを5回振ると急速充電モードになるって本当ですか?的な質問)いたが、USBのデータ端子で機器側が充電モードの判断をしている"らしい"という見解に至った。
まずは手持ちの機材の電圧を計測する必要があるので、テスタを当てたところ下記の通り。




No.) GND/D+/D-/Vcc
------------------------
1) 0 / 1.95 / 2.20 / 5.1
2) 0 / 2.70 / 2.00 / 5.1
3) 0 / 2.00 / 2.70 / 5.1
4) 0 / 1.95 / 2.20 / 5.1
5) 0 / 2.10 / 2.80 / 5.3
6) 0 / 2.50 / 2.50 / 5.2
7) 0 / 2.00 / 2.70 / 5.0
8) 0 / 2.35 / 2.35 / 5.2
9) 0 / 1.98 / 1.98 / 5.0
------------------------

定格2Aだが、1Aしか流れなかった3)はD-に2.7Vが印加されているがD+は2.00V。
定格2Aだが、2Aまで流れていた2)はD-に2.0Vが印加されているがD+は2.70V。
おそらく切り分けのポイントはここだろう。
解せないのは同じ2Aまで供給した8)のモバイルバッテリーがD+/D-ともに2.35Vな点だ。

■ここから先は私個人の推測(ほとんど想像)

ネットで調べた情報では、iPhone/iPadが充電モードに入る為にD+/D-の両データ端子に1.95V以上の電圧が印加されてる必要があり、尚且つ、主電源端子であるVccには4.9V以上が必要。(USB2.0の規格内電圧という意味のようだ)
更に急速充電モードに入るためにはD+もしくはD-端子に2.7V(情報によっては2.8V)の電圧がかかっている必要がある…

また、iPhoneについては500mA/1Aの2種類の、iPadについては0.5/1A(900mA)/2Aの3種類の充電モードがあるという情報も…(情報源が不明瞭なので本当かガセか判別できず)

初期のiPhoneは電池残量が10%を切ると1A以上の電流量が供給されないと充電が開始されなかったが、その後(日本だと3GS?)のiPhoneでは500mAの供給でも充電するように改善されているなど、世代によって仕様が変わっているのでネットに散在している情報にバラつきが出ているのだろう。
少なくとも手元のiPhone4Sを実際に充電させてみた結果でいえば以下の推測が成り立つ。

・iPhone4S/iPad2ともに充電が開始されるにはD+/D-に1.95V以上の電圧が印加されている必要がある
・iPhone4Sについては充電モードに差は無く、充電可能な状態ならば1Aまで対応している。
 →4)が該当、疑問点あり
・iPad2については、D-端子に2.7Vが印加されていないと2Aに対応した充電モードにならない
 →2)が該当、疑問点あり

以下、疑問点

・D-端子が1.95Vと2.2Vでは動作が異なるか?
・iPad2はD+端子に2.7Vが印加されていなくても2A充電モードになる?

Data端子の電圧を並べてみると、9)のPowerFilmと2)のApple純正10Wアダプタを除き他は全て2.2V以上の電圧を保持している。
特に1)のApple純正5Wアダプタ(1A)と、4)のアプライド 1Aアダプタに関してはD+が1.95V、D-が2.2Vとなっているが、D+/D-端子に1.95V以上を印加することで1Aの充電モードに対応するならD-端子だけを2.2Vにする対応(部材を変える必要)は不要のはずだ。
また、メーカーページでは「1A」を謳っている9)のPowerFilm AA+USBが530mA止まりというのも、ニッケル水素電池の内部抵抗を考慮しても少ない数字に思える。(内蔵させるニッケル水素電池を変えても流れる電流量に変化が無いのも気になる)
ひょっとして以下の仕様なのでは?と想像してしまう。

500mA (D+:1.95V/D-:1.95V)
1000mA(D+:1.95V/D-:2.20V)
2000mA(なし)

また、8)のBUFFALO BSMPA04をiPad2に接続した時に2Aモードで充電されていた点も気になる。
データ端子の電圧がD+/D-ともに2.35Vであるからだ。
上記の500mA充電モードの「想像」に加える形で以下の仕様が想像できる。

500mA (D+:1.95V/D-:1.95V)
1000mA(D+:1.95V/D-:2.20V)
2000mA(D+:2.35V/D-:1.95V)
または(D+:2.35V/D-:2.35V)

実際の仕様はアップルとデベロッパのみが知る?


■キャンプへ持っていくアイテム
さて、長々と書いているが手持ちの機材でキャンプツーリングへ持っていくなら以下の機材になると思う。

【1】BUFFALO BSMPA04
3.7V・5000mA/hのリチウムイオンバッテリー
5月の連休に気温0度の中でエネループ(ニッケル水素電池)が低温の為に性能を発揮できていないかったことからリチウムオン式のモバイルバッテリーを購入。
ポイントがあったので製品はあまり選べず無難にメルコ製品にした。
テントの中で手軽に充電する為に使用。

【2】ダイソー製 シガーUSBプラグ(5V/1A)
コスパは最強、なんたって100円。
GPZ900Rにシガーソケットが増設されているので、コネクタをチョイチョイするだけでACC連動にもバッテリー直接にもなるのでテントの傍にバイクを止められるキャンプ場では充電に困らない。

【3】BAL No.1760 DC/AC 30W
ホームセンターで1500円くらい?AC100V/30WのDC-ACコンバータが主体だが、USBポートも備えている。
数日にわたるキャンプでエネループを充電したい場合にAC100Vタップへ充電器を接続しながらUSBポートで820mAであるがiPhoneへ充電が可能。

■充電ケーブルのロス
ガラケー用の巻き取りケーブルにiPhone4Sまでの30pinコネクタに変換するアダプタを介して充電させたところ、500mAまで通過電流が下がった。
巻き取りケーブル側の線が細すぎて電流量を稼げていないものと推測される。
確実なのは2Aまで対応している純正USBケーブルだろう。
残念なのは不要な長さか…ショートケーブルを物色してみるか…
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