iPhone 12を充電したい場合は、MagSafe, Apple は、特定の 20W AC アダプタの使用を推奨しています。聞いたことがあるかもしれませんが、それらは Apple 製である必要はありません。要件は何なのか、そしてなぜ古い 18W アダプターでは対応できないのかについて説明します。
アップルが発売したのは、iPhone12MagSafeと呼ばれるまったく新しいアクセサリと充電システムをラインナップ。この名前は、以前は Apple のポータブル Mac 製品ライン用の磁気クイックリリース ケーブルを指すために使用されていましたが、Apple がUSB-C。
この場合の MagSafe は、以前のようにアクセサリが提供する安全性よりも、アクセサリの磁気機能を指します。発売されたアクセサリーの一つが、MagSafe 充電器、ワイヤレス充電のために iPhone 12 の背面に取り付ける大きな充電パックです。他のワイヤレス充電器とは異なり、磁気でグリップします。iPhone使用中は、充電しながら iPhone を手に取って使用できることを意味します。
Apple 独自の設計と組み合わせた広い表面積により、MagSafe 充電器を使用すると充電時にデバイスに最大 15 W の電力を供給できますが、Qi 充電器ではわずか 7.5 W です。 Qi の 2 倍の速度で充電できることは、MagSafe を使用する大きな利点ですが、いくつかの注意点もあります。
バックルを締めます。ここでは通常よりも少し技術的な内容になります。これ以上読むのがやめられる場合は、次の点を参考にしてください。Apple の USB-C AC アダプタを購入したくない場合は、同等の仕様を備えた USB-PD 3.0 アダプタであれば、より速い充電速度を実現できますが、それ以下のアダプタでは充電できません。
USB-C パワーデリバリー
USB PD は、USB で高電力を処理するための仕様であり、USB 接続を介してさまざまなデバイスを高速充電できるようになります。これにより、2 つのデバイス間のネゴシエーションが容易になり、充電器からどれだけの電力を引き出せるかを決定できるようになります。 Power Delivery は、重要な 2.22 アンペアの電力プロファイルを含む、5V ～ 20V の複数の電力プロファイルを提供します。これについては後ほど詳しく説明します。
USB PD 3.0 仕様は 2019 年半ばにリリースされましたが、このテクノロジーの展開には時間がかかります。 2020 年より前に購入したアダプターには仕様がない可能性があるため、MagSafe の充電要件を満たさず、満たすことができません。 Apple がこの仕様を選択したのには理由があります。これは、充電しているデバイスについてより深く理解できる、よりインテリジェントな標準です。
USB PD 2.0 デバイスは、電力要件のみに基づいて電力をネゴシエートします。 USB PD 3.0 仕様により、アダプターは充電中にデバイスから温度や充電の誤動作などのより多くの情報を取得できます。
USB PD 3.0 仕様には、充電中のアンペア数と電圧を制御するためのより多くのインテリジェンスも含まれています。電圧またはアンペア数を調整する場合、わずか 20mV または 50mA ステップで調整できますが、これはソースによって 10 秒ごとに常にネゴシエートされます。
そのため、Apple は 15W の充電要件に対して古い仕様を使用することもできましたが、新しい仕様に依存することで、より安全で効率的なソリューションを設計することにしました。ただし、USB PD 3.0 には下位互換性があるため、定格が 96 W であっても、古い充電器からは 10 W を得ることができます。
MagSafe パックと AC アダプタが 9V と 2.22 アンペアをネゴシエートできない場合、USB Power Delivery は、9V または 2.22 アンペアを超えない、共通で相互に互換性のある最大の電圧とアンペア数をデフォルトで設定します。 MagSafe パックが 9V および 2.22 アンペアに対応できることを考慮すると、これは使用している AC アダプターによって異なります。
USB電源プロファイル
単調増分電力ルール (画像クレジット:Texas Instruments)
PD 3.0 仕様には、特定の電力定格で利用可能な電圧レールに関する特定の要件が含まれています。 7.5W を超えるアダプターには 5V のみが供給されます。 15W を超える場合は、5V と 9V の両方が使用されます。
さらに多くの電力と変動性を実現するために、27W を超えるアダプターには 5V、9V、および 15V レールがあり、最後に 45W を超えるアダプターには 5V、9V、15V、および 20V の電源オプションがあります。
ネゴシエーションのために他の電圧を提供することもできますが、アダプターで必要な最高電圧「レール」を超えることはできません。デバイスが接続されると、充電中に最大の効率を達成するための電圧レールの最適な組み合わせについてアダプターとネゴシエートします。
アダプターは最大 5A 定格までの任意のアンペア数を提供でき、交渉時に使用する最適なアンペア数が決定されます。最新のデバイスは、温度制御を改善するために、可変電圧と一定アンペア数を選択します。 20V レールのみが MacBook Pro などの 100W 電力定格を達成するために 5A 定格を使用し、残りは定電流のために 1.5A ～ 3A 定格に依存します。
先ほども述べたように、Apple は 20W を実現するために MagSafe 充電器に 9V と 2.2A を使用しています。この組み合わせは、USB PD 3.0 20W 以上のワット数アダプターでのみ実現できます。この組み合わせを提供しているのは Apple だけではありません。ワット数が高いだけでは動作しません。
MagSafeアダプターでの15Wワイヤレス充電
Apple は 20W アダプタの使用を推奨していますが、必要なスペックは明記していません。便利なことに、正しい仕様を持つものは、最近販売を開始し、2020 年の製品に含まれているものです。10.2インチiPadそしてiPad Air4。 18W USB-C アダプターも利用可能ですが、前述したように、15W で充電するための最小要件を満たしていません。
Apple によれば、MagSafe 充電器は 12W を超えるアダプターを使用しても充電されますが、速度は低下します。テストでは、20W 未満のアダプターを使用した場合、約 10W 以下であることが示されています。 MagSafe 充電器が電源をネゴシエートするとき、特に 9V x 2.22A 電源を探します。これは 20W PD 3.0 アダプターにのみ存在し、特に 9V x 2.22A 電源が必要であることを考慮すると、より大きな電源ポテンシャルを持つ一部のアダプターにのみ存在します。これが、18W アダプタを使用するときにデフォルトで 5V x 2A 電源に設定され、すべてではありませんが、既存の 60W USB-C 電源アダプタのほとんどで同じように動作する理由です。
15W アダプターが MagSafe 充電器から 15W を供給できないのはなぜですか?
Ankerの20Wアダプタの隣にあるAppleの20Wアダプタ
前述の USB PD 3.0 要件を考慮したとしても、100% 効率的なシステムは存在しません。業界仕様を無視して 15W ワイヤレス充電器用の 15W アダプタを作成したとしても、フルスピードで充電するための最小要件は満たされません。
本質的に完璧なシステムはなく、すべてのシステムは次のような複数の要因に基づいて充電効率を失います。
- 使用ケーブルの長さ
- 使用ケーブルのサイズ
- 使用導体（銅）
- 接続された充電器の表面積
- 発熱
これらの特性は、デバイスに直接接続されたケーブルを介した通常の充電に影響を与えるため、適切なケーブルに接続された 15W アダプタでも、効率の損失により 15W 未満しか充電できません。実際、有線または無線に関係なく、iPhone を充電するときに発せられる熱は、バッテリー充電の化学反応によって発生し、充電効率が低下します。
直接ケーブルを使用した充電では、ケーブル自体の抵抗のせいで、すでに効率がいくらか低下しています。短くて太いケーブルは、長くて細いケーブルよりも抵抗が低くなります。ケーブルの抵抗が大きいほど、より多くのエネルギーが熱に変換されます。これは銅損と呼ばれ、摩擦が機械システムに固有のものであるのと同様に、あらゆる電気システムに固有のものです。
充電コイルに電流を流すと、複数の損失が発生します。 1 つ目は銅損です。コイルの厚さにより、より多くの抵抗が発生し、より多くの熱が発生します。 2 番目の損失は、渦電流損失と呼ばれる充電コイル内での磁界の生成によるもので、これもシステムに熱をもたらします。
充電コイル間でのエネルギーの受け渡しによってワイヤレス充電から発生する熱は、ワイヤレス充電のまったくの非効率性を表しています。より便利ではありますが、一定のバッテリー充電率を仮定すると、MagSafe または Qi を使用すると 1 分あたりにより多くの電力を使用することになります。あるいは、同じ充電器を同じ毎分電力で使用すると、ケーブルを使用する場合よりもワイヤレス充電でバッテリーに供給される電力が少なくなります。
MagSafe、Qi、USB-C PD が購入者にとって実質的に意味するもの
MagSafe 充電器を購入する場合は、一緒に使用する電源アダプタに注意してください。 15W フル充電に必要な仕様を備えた Apple 20W アダプタを高品質のメーカーから購入すると、望ましい結果が得られます。ただし、MagSafe で最大限の効率で充電するには、USB PD 3.0 で 20W が最低値であるため、必ず Apple の推奨事項に従ってください。
Apple がユーザーに新しい電源アダプタの購入を強制するために人為的な制限を導入したのではないかと推測する人もいます。パーソナル コンピューティングの黎明期からテクノロジー製品を購入する際の要素となってきた最小スペック以外に、秘訣はありません。
ワイヤレス充電時の非効率性とエネルギー損失、電圧プロファイル要件、インテリジェント充電システムの間で、Apple の最小要件は業界標準内に収まります。ただし、対応する充電器は Apple 製だけではありません。どれが機能するか、どれが機能しないかについては、すぐに議論する予定です。
Isamu 
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