USBコネクタとは
USBコネクタとは、電子機器に用いられる接続インターフェースのコネクタ部のことです。
「Universal Serial Bus」の略で、コンピュータに周辺機器等を接続するためのインターフェースの規格を指します。USBは、プラグアンドプレーと呼ばれる差し込むだけでOSが自動設定対応する仕組みに対応しており、ユーザーはパソコンや端末などの電子機器に接続するだけで、個別のユーザーによる設定なしで、周辺機器や拡張ボードなどすぐ使うことができます。
また、ホットプラグという機能により、パソコンや電子機器の電源が入っていてもUSBコネクタから抜き差しすることが可能です。
USBコネクタの使用用途
USBコネクタは、主に日常に使用する電子機器の外部デバイスやアプリケーションとの接続用途に用いられています。利便性の高さから、現在では様々な電子機器にUSBコネクタが搭載されています。
例えば、パソコンのキーボードやマウス、プリンタ、外付けハードディスクやフラッシュメモリなどです。また、スマートフォンなどのモバイル機器、タブレットやデジタル家電の様々な電子機器にもUSBコネクタが搭載されています。
USBの規格もUSB1.0からUSB3.1まで、新規格が発表されるごとに転送速度が速くなっています。それにより、データ転送におけるウェイト時間が大幅に減少しています。
USBコネクタの原理
USBコネクタの原理は、電子機器の旧式のコネクタであるモデム用RS-232Cやマウス向けPS/2のように、個々のデバイスに応じての使いわけが不要であり、USB規格に適合する周辺機器を同じように使用可能で、電源オンの状態でのコネクタの抜き差しや、コンピュータのOSへの接続を自動に対応可できる利便性にあります。
USBコネクタの規格の特徴は、USB接続ポートでホスト側の電源を供給可能になっているため、接続するマウスやキーボード、メモリなどの接続したいデバイスの電源を個別に別電源から供給する手間を省けることです。この機能の拡張として、昨今ではUSBコネクタを接続するホストとの通信機能を省き、充電専用ケーブルとして活用するケースも出てきています。
なお、現在のUSB規格では周辺機器は一つのバスで最大127台接続可能です。USBコネクタ形状は、改訂される規格や周辺機器の状況に合わせて、大小さまざまな仕様があります。
USBコネクタの種類
USBコネクタの形状は様々あります。代表的なものは、以下の通りです。
- USB Type-A
PCに搭載されていることが多い一般的なUSBコネクタ。 - USB Type-B
PCに接続する周辺機器に搭載されることが多いUSBコネクタ。 - USB Type-C
2015年以降使用されているUSBコネクタで上下対象の形で上下問わず接続が可能なUSBコネクタ。近年、パソコンの周辺機器やスマートフォンなど、使用する機器が増えている。 - Mini USB Type-B
デジタルカメラやモバイルバッテリーなどの小型機器に多く使用され、コネクタの形状が小さいタイプのUSBコネクタ。 - micro USB Type-B
Mini USBからコネクタ形状がもう一回り小さくなったUSBコネクタ。スマートフォンやタブレットなどに多く使われているタイプ。 - Lightning
Apple製品に多く用いられているUSBコネクタ。小型であり、Type-Cと同様上下を問わずに接続が可能なタイプ。
USBコネクタのその他情報
1. USBコネクタの伝送速度
USBの規格の改訂に合わせて、年々USBコネクタの最大伝送速度の規格が早くなってきています。1996年の初代の規格USB1.0は、最大伝送速度が12Mbpsでしたが、2013年にリリースされたUSB3.1では10Gbpsとなり、10Gbpsを超えました。2022年の最新規格 USB4 Version2では、運営団体から最大伝送速度は理論値で80Gbpsのアナウンスもされています。
2. USBコネクタの供給可能電力
USBの規格の改訂に合わせ、伝送速度のみならず、供給可能な電力値も向上してきています。初代USB1.0では、最大電流500mA、電力値は2.5Wまでを扱う規格になっていましたが、USBコネクタの利便性の良さから、様々な用途に活用されるにつれて扱える電力要求も高まっており、Type-Cのコネクタについては、最大電流値3A、電力値は15Wに拡大しています。
なお、これらの値は規格だけは決定されず、当然ながら用いるUSBコネクタの形状や種類、ホスト側の機器によってこの電流や電力値は制限される点に注意が必要です。
参考文献
https://time-space.kddi.com/ict-keywords/20190116/2549
https://www.sanwa.co.jp/product/cable/howto/usb.html