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計測で徹底解明 100均Lightningケーブルの驚くべき仕様と、純正ケーブルを超えるその性能

  2019/05/11

いま100均で購入できるLightningケーブルは充電専用のものがほとんどですが、その中にも急速充電に対応しているものと、そうでないものがあります。
充電時の電流値だけを計測して良し悪しを判断するのではなく、急速充電できるケーブルと、できないケーブルにはどのような違いがあるのかを、計測したデータを元に解説していこうと思います。

 

【目次】

 

なぜ急速充電できないのか

1.5A以下と注意書きがあるLightningケーブルは急速充電に対応していません。

▼1.5A以下の製品の一部

これらの製品は「品質が悪いから急速充電ができない」と思ってらっしゃる方が多いでしょうが、実は違います。
ケーブルの配線によってiPhoneが急速充電モードに入らないようにされているのです。

まずiPhoneが充電に何アンペアを要求するかというのは、充電器側の電圧によって左右されます。
USBには電気を流すためのVBusとGND、データ通信のD+とD-という計4本の配線があり、充電器はD+とD-の配線に何ボルトを印加するかという方法でiPhoneに給電性能を通知するのです。

この電圧仕様がiPhoneとAndroidで異なっているため、iPhone用とAndroid用の充電器で分かれているものがあったのです。いまは両対応のものが多いですけどね。

iPhoneはD+とD-の電圧によって急速充電をするか、低速な充電をするかを切り替えていますが、充電専用ケーブルはデータ転送に対応していないということからもわかるように、D+とD-の配線がそもそもありません

つまり質が悪いから急速充電にならないわけではなく、ケーブルによって急速充電器と認識できないようにされているのです。

しかし実際にD+とD-をカットしてみると、iPhoneはまったく充電できません。

ではD+とD-が無い100均のケーブルがどうなっているかというと、Lightningコネクタ側でD+とD-がショートした状態になっています。

▼テスターでD+とD-の抵抗値を計る

D+とD-がショートになっているのがわかります。

100均Lightningケーブルで1.5A以下という制限が書かれているケーブルは、ほぼすべてD+とD-がショートしています。

さて、このD+とD-がショートした状態というのは、Android用の充電器でよく見かけるDCP(Dedicated Charging Port)仕様と同じ状態になります。
本来であればD+とD-の電圧というのは充電器側で決定すべきことなので、ケーブルがやってしまうのはあまり行儀良くはありませんが、Android用の急速充電ケーブルと呼ばれるものも同様の加工がされているものが多く出回っていることは知っておくべきでしょう。
DCPは充電専用の規格で最大1.5Aと定められていますが、DCP充電器に純正Lightningケーブルを接続した場合のiPhoneは最大でも1Aしか電流を要求しません。

1.5A以下と書かれた100均のLightningケーブルを使っている場合、2.4Aの充電器に接続しようが、1Aの充電器に接続をしようが、iPhoneの要求する電流は1A止まりとなります。
これが100均のケーブルは充電が遅いとされる理由の1つなのです。

 

変換コネクタを分解してみる

100均で販売されているMicroUSB-Lightning変換コネクタにも1.5A以下という制限が付けられています。

▼製品パッケージ

これもテスターで計測してみるとD+とD-がショートした状態になっていますので、前述のケーブルと同じ作りになっていることが推察されます。

実際に分解してどのような配線になっているか調べてみました。

▼分解

▼拡大

ご覧の通り、右から2番目と3番目が短絡された状態になっているのが見えるはずです。
MicroUSB側とは接続されておらず、Lightning端子側でショートしているため、充電器が宣言する性能は伝達されないようになっています。
そしてD+とD-がショートした状態なのでiPhoneはDCP充電器と誤認する仕掛けです。

良質なMicroUSBケーブルを使っている場合でも、この変換アダプタに繋ぐと最大で1Aまでしか流れないので注意しましょう。

 

DCPで充電したデータと純正充電器でのデータ比較

さて、充電が遅いとされることの多い100均のケーブルですが、はたしてそれは正しいのでしょうか。
少なくとも1Aの充電器を使う上では遅いようには思えませんので、計測して比較をしてみます。

3つのパターンを準備しました。

【パターン1】
iPhone用の急速充電器 + 100均のケーブル(D+/D-ショート)
ケーブルによってDCPモードの充電器に接続されたと伝達します。
iPhoneは最大1Aを要求

【パターン2】
Android用DCP充電器 + 純正Lightningケーブル
充電器側がDCPであると宣言をし、ケーブルがそのまま伝達します。
iPhoneは最大1Aを要求

【パターン3】
iPhone付属1A充電器 + 純正Lightningケーブル
iPhoneは最大1Aを要求

ではこれらの違いを実際に計測したデータで見比べてみましょう。

▼iPhone 7を電源オフの状態で0%から満充電まで計測


ご覧の通り、見事なまでに同じラインを描いています。
充電器がDCPであると宣言するのと、ケーブルがDCPと偽装するのとでは、iPhoneは同じように扱っているのです。
つまり1Aで充電する場合には、Android用の充電器を使おうが、1.5A以下の制限がある100均のケーブルを使おうが、iPhoneに付属している充電器と純正Lightningケーブルを使おうが、ほとんど差は出ません。

1.5A以下の制限がある100均のケーブルは急速充電器に繋いだら故障する危険性があるとメーカーが警告していますが、データで見てわかるように急速充電器に繋いだとしてもiPhoneは1Aまでしか要求しないため、実際にはそのような問題が発生することは考えにくいです。
チップで制御しているのではなく、単に配線で急速充電器だと認識できないようにしているわけですからね。

100均のケーブルは、「電流値が小さく、充電が遅くなる」と書かれることが多いですが、少なくとも1Aの充電では純正Lightningケーブルと遜色なく使えるはずで、「半分の電流しか流れなかった」などと100均ケーブルの性能が悪いと訴えるサイトは計測時の条件設定がおかしいのではないかと考えています。(iPhoneのバッテリー残量が90%といった状態で計測するとそのような差が出やすい)

前回の記事で取り上げたように、山口真弘さんは100均のケーブルを『急速充電ではエラーが起こりやすい』と評したわけですが、こうして調べてみると急速充電にならないのはケーブルの性能面ではなく、iPhone側の仕様を利用したケーブル側の制限によるものだとわかります。
この特性はとても重要なポイントなので覚えておきましょう。

 

なぜダイソーのケーブルだけ高い電流値を示すのか

さて、急速充電できないケーブルについて説明してきましたが、中には急速充電に対応したケーブルもあります。
前回の記事で紹介したダイソーのケーブルがそうです。

▼2.1A対応ケーブル一覧

数多くのバリエーションが存在しますが、これらの基本的な特性は同一と考えてかまいません。(ケーブルの長さや太さに起因する抵抗値の差はあります)
ナイロン編みのケーブルで10cm~30cm程度と短いものを多く見かけますが、中には一般的なケーブルと同じPVC製の外皮で1mというものもあります。
パッケージにはどこかに必ず2.1A対応と書かれており、このケーブルを見分けることができます。
前回の記事の流れもあってダイソーのケーブルとして紹介しましたが、基本的にはほかの100均でも取り扱いがあります。(ダイソーだけが優れているというわけではありません)

前回の振り返りになりますが、1Aの純正充電器でのテストを見てみましょう。
2.1A対応ケーブルと、1.5A以下のケーブル、純正Lightningケーブルを使った計測です。

▼iPhone 7を0%から満充電まで

3本は似たようなラインを描いていますが、2.1A対応のダイソーのケーブルだけが飛び抜けています。
注目すべきは1Aの純正充電器につないでいるのに、1.3Aもの電流が流れている点です。
通常であれば純正Lightningケーブルを使っても、AnkerのLightningケーブルを使っても1Aの純正充電器で1Aを超えることはありません。

なぜこのようなことが起きるかというと、このケーブルもまた充電器側の給電性能を偽っているからです。
テスターでLightning端子側のD+/D-の電圧を計ってみるとよくわかります。

まずApple純正1A充電器とMFi認証ケーブルの組み合わせを見てみます。

▼Apple純正1A充電器とMFi認証ケーブル

D+が2.0V、D-が2.7Vとなっています。

次にダイソーの2.1A対応ケーブルを計測してみます。

▼Apple純正1A充電器とダイソーケーブル

今度はD+/D-にそれぞれ2.7Vとなっています。

iPhoneでは急速充電モードの判別に、充電器側のD+とD-の電圧をチェックしていると書きましたが、具体的な組み合わせは以下のようになっています。

▼iPhone用充電器の急速充電モード

 
1Aの純正充電器は本来であればD+が2.0V、D-が2.7Vになっていますが、このケーブルを通すと2.7V/2.7Vに変化します。つまり2.4Aモードです。
これにより、どの充電器につないでも『2.4Aで給電が可能』と通知をしてしまうため、iPhoneが急速充電となり充電器側の定格を超えた電流を要求したというわけです。

しかしこのケーブルは最大2.1A対応でしかありません。しかも2.4Aの充電器には使うなと書かれているのです。

「最大2.1Aとして販売されているケーブルがなぜ最大2.4Aを要求するような実装になっているんだ」と担当者を問い詰めてやりたい気分です。

しかし実際に充電器の性能を無視して2.4Aまで引っ張るかというとそうではないのです。
現に1Aの充電器につないだ際に1.3Aまでしか出ていないのは示した通り。
定格を超える電流を引き出そうとすると、充電器側が追いつかず供給される電圧が下がってしまうのです。

では純正1A充電器と純正Lightningケーブルの組み合わせでの充電時の電圧変動を見てみましょう。

▼純正1A充電器 + 純正Lightningケーブル

赤い線で表される電流値は定格出力の1A以下で、青い線で表される電圧は終始安定して5V以上をキープしています。
次に2.1Aダイソーケーブルでのデータを見てみましょう。

▼純正1A充電器 + 2.1Aダイソーケーブル


2.1Aダイソーケーブルでは本来超えるはずのない定格の出力である1Aを超え、充電開始直後に1.3Aという電流のピークがあります。
定格の出力であれば5Vを下回ることはありませんが、1.3Aでは4.34Vまで電圧が降下しています。

充電器側の電圧で4.34Vですから、ケーブルの先ではもう少し低くなります。
(別の実験で電子負荷装置を使って電流を増やしていくと、電流値が1.2Aを超えたあたりから電圧が下がり始め、1.37A付近で保護回路が働き遮断されました)

ケーブルがD+/D-の電圧を偽装して「2.4Aまでいける」と伝えたとしても、iPhone側がそれに応じて上限まで要求するわけではなく、充電器は電圧を下げることで出力の限界を示し、iPhoneはその電圧を見て要求する電流を調整するのです。

もうひとつの例としてダイソーの1A充電器(200円)との組み合わせで充電したデータを見てみましょう。

▼ダイソー1A充電器(200円)とダイソー2.1A対応ケーブル

先ほどのAppleの1A充電器では1.3Aまで出ていましたが、ダイソーの1A充電器は1.05Aまでしか出ていません。
充電器の電圧に注目するとこちらでも4.2~4.3Vを下限とした動きが見て取れます。

Appleの1A充電器では4.3V近くまで電圧が降下したときに1.3Aの電流を取り出せていましたが、ダイソーの充電器では4.2~4.3Vまで降下したときに1.05Aしか取り出せていません。
つまりiPhone充電時の電流値は、充電器側の電圧が下がりすぎない範囲でどれだけの電流を出力できるかにも左右されるということなのです。

ダイソーの充電器ではあと0.01A増やすと一気に3.3Vまで降下するため、iPhoneは電圧が下がりすぎないように調整しているのがわかります。

このようにケーブルによって充電器側の性能が偽装された状態でも、限界を超えることなく充電が行えています。
このケーブルがやっていることはかなり無茶ですが、その裏でスマホ側がバランスを取るので破綻せずに動いているのです。
しかし2.1A対応ケーブルは充電器に定格を超えた電流を要求する仕組みになっていることは確かですから、このケーブルを使う際には1Aなどの低出力の充電器・モバイルバッテリーではなく、給電能力に余裕のある2.4A対応のものと組み合わせて使うべきでしょう。

メーカーは『0.7A以上2.1A以下の充電器で使うように』と書いていますが、低出力の充電器に定格以上の負荷を掛けるほうが良くないんじゃないのかな?

特殊なケーブルではありますが、十分な給電性能を持つ電源と組み合わせて使う分には悪くないです。
2.4A対応の急速充電器とiPhone XRとの組み合わせでは、2.4A付近までの電流が流れることが確認できていますし、ロスも少ないです。
このケーブルの上限とされる2.1Aを超えてしまいますが、線材は太めの24AWGが使われているようですから支障はないでしょう。というか、メーカーの警告を守って2.1Aの充電器に繋いでも、D+/D-の電圧偽装しているせいでiPhoneの要求する電流は2.1Aを超えてしまうんですけどね。純正ケーブルよりもはやい。

Android用に製造された急速充電器をiPhoneに使う場合、純正Lightningケーブルでは1Aの低速な充電になりますが、この2.1A対応ケーブルを使うと急速充電が可能となります。
かつて急速充電下駄というものが一部で流行りましたが、あれと同じようなことです。
パソコンのUSBポートからでも通常よりも多くの電流が引き出せるようになります。

この2.1A対応の100均ケーブルは、D+とD-の電圧を偽装し急速充電が可能であるとiPhoneに誤認識させるため、通常よりも高い電流値が計測されます。
ロスも少なく充電には良いケーブルではありますが、急速充電下駄を使ったのと同様の効果を持つものだという認識は持っておくべきでしょう。

 

2.4A対応の充電専用ケーブル

じつは電圧偽装を行わず、2.4A対応の充電専用ケーブルというものも100均には存在します。
電圧偽装を行わないということはつまりD+/D-の配線が生きているわけですが、それなのにデータ転送はできないという、これまたややこしい存在です。

▼右側が2.4A対応のケーブル

間違い探しみたいですけど、単なるパッケージ違いではなく、製品仕様が異なります。

左側がD+/D-の配線が無く電圧偽装を行うタイプ。
商品番号は【携帯電話 No.84】

右側がD+/D-の配線が生きているタイプ。
商品番号は【携帯電話 No.67】

実物も見た目ではほとんど判別ができませんが、配線を調べてようやく違いに気付けます。
内部に使われている銅線の太さは同じなので、ロス率などで差はほどんどありません。

現在はNo.84が主流になっており、No.67を店頭で見かけることはほとんどありませんが、仕様としては一番罠がない製品なので、見かけたら購入することをオススメします。

 

同期対応ケーブル

100均のLightningケーブルでデータ転送にも対応したものは、私の知る限り2つあります。

▼リールタイプ

▼Lightning/MicroUSB兼用タイプ

2019年現在も販売されているのはLightning/MicroUSB兼用タイプのみで、同期対応のリールタイプは現在見かける機会がありませんが、数年前に200円で販売されていました。
リールタイプは例外的に1.5A以下で使うようにと書かれていますが、現行品ではありませんのでこの記事では割愛させてもらいます。(要望があれば別途解説記事を書きます)

これらはD+/D-の配線がちゃんと生きているため、データ転送にも対応しており、電圧の偽装を行わないため、充電器側の性能がそのままiPhoneに伝わっています。
ケーブル自体のスペックとしてはLightning/MicroUSB兼用タイプが2Aまでとなっていますが、急速充電器と組み合わせると最大で2.4Aまで流れます。

どちらもiPhone用とされておりますが、特にLightning/MicroUSB兼用タイプはiPad Proに使うとショートするという報告があるため、気をつける必要があります。
Lightning/microUSB兼用ケーブルは絶対にiPad Proに使っちゃいけない – シュウジマブログ

またMicroUSBとしての利用は若干ぐらぐらするため、端子を痛める可能性があり、出先で持ち運びながらの充電という用途には向きません。

注意点こそありますが、急速充電ができて同期にも使えるケーブルが108円で買えるというのはありがたいことです。
緊急時には役立つケーブルであることは間違いないでしょう。

 

おわりに

100均のケーブルはいろいろと癖はありますが、ちゃんとした充電器、ちゃんとしたモバイルバッテリーと組み合わせて使う分には悪くない存在と言えます。
ケーブルの短さが有利に働き、ロスは純正ケーブルよりも低く抑えられていますし、2.1A対応ケーブルの充電時のグラフは理想的なラインを描き出しています。

しかしこの特性を把握した上で、適切に使い分けできる人間がどれほどいるだろうかと心配になるのも確かです。
ある意味玄人向けとして販売されるべき特殊な製品ではありますが、それがもっとも素人が手にしやすい100均で販売されていることに不安を感じないわけではありません。ただ、数百万本じゃすまないスケールで販売され続けているわけですから、案外うまくできているのかもしれないですね。

1.5A以下という制限が付けられたケーブルに関しては、急速充電器で使用するなというメーカーの警告があるわけですが、急速充電器で計測を繰り返しても問題が起きそうなデータは得られませんでした。

このケーブルについて、日経のライターさんは“誤って急速充電器と接続すれば、ケーブルや充電器の破損、最悪はiPhoneの故障原因になる可能性があるので注意しよう”と書いておられますが、どのような問題によってiPhoneが壊れると主張されているのかがわかりません。
「100均のiPhone用充電ケーブル」はどこまで使える? – 日経トレンディネット

ケーブルが許容する以上の電流を流したとして、ケーブル自体がダメになる可能性はわかりますけど、充電器やiPhoneが故障することまで考えにくいし、メーカーもそこまでは示唆していません。はたしてその注意は正しいのか。
ライターさんの拡大解釈が過ぎるように思います。

見落としがちな点としては、この1.5A以下のケーブルは常にDCP充電器に接続されているのと同じように振る舞うわけで、通常0.5A出力であるパソコンのUSBポートに繋いだ場合も、最大で1Aの電流を引き出すことがあるのは覚えておくべきでしょう。

2.1A対応ケーブルは難しい存在で、メーカーの警告を守ろうとすると充電器に定格以上の負荷を掛けてしまう。
充電器に負担を掛けないように2.4Aの充電器を使うと、メーカーの警告を守れない。
そもそも2.1A上限のケーブルが、なんで2.4Aを要求する仕様になっているのか謎。

どっちに転んでも用法用量を守って正しくお使いいただくのは無理な存在なので、どうしても心配な人はMFi認証ケーブルを買いましょう。
安心に金を払える人はMFi認証ケーブルを、そんなことにお金を掛けられない人は100均のケーブルと棲み分けをすればよいです。

もしMFi認証のLightningケーブルはどれを選べばいいか迷うという方はAmazonベーシックのプレミアムコレクションを購入されると良いでしょう。

このところ大量にLightningケーブルの計測をやってきましたけど、とにかくロスが少なくて、AnkerのPowerLineよりもいい数値が出ます。ベストな1本です。
しかも生涯保証付きということですから、もうこれ以外の選択肢って無いんじゃないかと思ってるくらいです。
3mなんて長いケーブルもあるんですが、これがまた太くて驚くほどロスが少なかった。
オススメ。

こういう記事を書くと「やっぱり100均のケーブルは危険だ」って感じる人は少なからず出てくるでしょう。
充電器に過大な負荷をかけることの危険性については、USB-Cケーブル界隈でも56kΩ問題として頻繁に話題に上がってはいましたが、iPhoneユーザーにとってはどこか遠くの話でした。
しかし100均の2.1A対応Lightningケーブルを使うのであれば、無関係でもいられません。
ケーブルによる特性を理解し、適切な充電機器との組み合わせでの使用を心がけてください。

2.1A対応ケーブルを使うなら急速充電器で1A充電器で使うなら1.5A以下と書かれたケーブルを組み合わせて使いましょう。

玄人向けなコメントとしては「急速充電下駄仕様のLightningケーブルが100円で売ってるとか価格破壊すぎるでしょ」です。

さて、今回は100均のLightningケーブルに絞って記事を書きましたが、それ以外にもiPhoneの充電にまつわる様々なことをデータを交えて解説していこうと思います。
iPhoneの充電における基礎的な知識とか、いい充電器の選び方とかも。
雑誌やWebに書かれているLightningケーブルの測定記事がいかにでたらめだらけであるかとか(壮絶です)、これまでの通説を覆すようなデータが集まっていますので、興味がある人はサイトをRSSなどで購読しておいてください。
充電以外の記事も書きますけどね。
たまにはアプリの話も書きたい。

では。

 

計測にあたっての補足事項と、使用した機器

計測にあたっては基本的に0%の状態から満充電の状態までを電源オフの状態で計測しています。
電源がオンの状態ではOSやアプリからの影響を受けてしまうからです。

電源オフの状態で計測することによって、電流値は安定しますが、電源オンの状態と比較して若干低い値が計測されます。
通常充電では0.98Aが0.92A程度に、急速充電では1.98Aが1.8A程度に減少します。

使用端末
・iPhone 7(iOS 12.2)

充電器
・Apple 5W充電器
Anker PowerPort Speed 5
・大創産業 200円充電器 No.6

計測機材
AVHzY CT-2(USB充電のデータ記録に最適な逸品)
HIOKI 3244-60 デジタルマルチメーター
aitendo ライトニングソケットI/Fボード

この記事のQRコード 計測で徹底解明 100均Lightningケーブルの驚くべき仕様と、純正ケーブルを超えるその性能

Comment

  1. noboru ozamoto より:

    有意義な記事をありがとうございます。
    3度読み直して結局、Amazonベーシックのプレミアムコレクションのケーブルを購入しました。
    シルバーは1本だと約1500円、2本セットだと約1000円という謎仕様でしたので、2本セットx2購入しました。おかげでよい買い物ができました。
    ありがとうございました。

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