【検証】ゲーミングノートPCへのType-C（USB PD）給電テスト

お試しブログ

パソコンへのType-C給電検証メモ

・動機

充電器を購入し、うきうきしてパソコンに接続するが、充電されない！されてもすぐに切れる！などとうまく給電できませんでした。原因を特定するため、条件を整理して実験を行いました。（※個人の手動検証のため、多少の測定ブレはお許しください）

・使用した機材・ソフト

受電側
- PC本体：Lenovo LOQ 15IRX9 メモリ32GB（増設済み） / バッテリー残量70%以下
  - 通常モード（電源ボタン：白点灯）
  - 静音モード（電源ボタン：青点灯）
給電側（充電器・モバイルバッテリー）
- 他PC充電器65W：ASUS A20-065N3A（20V / 3.25A、最大65W）
- bank100W：Anker Prime Power Bank 20000mAh 200W [A1336]（20V / 5A、単ポート最大100W）
- zolo70W：Anker Zolo Charger 70W 4 Ports [A121CN11]（20V / 3.5A、単ポート最大70W）
- ELECOM35W：ELECOM EC-AC9335（20V / 1.75A、単ポート最大35W）
- nano20W：Anker 511 Charger [A2637]（9V / 2.22A、最大20W）
ケーブル
- 60Wケーブル：標準USB-Cケーブル（3A対応）
- 140Wケーブル：bank100W付属のType-Cケーブル（約30cm / 5A対応）
※特筆しない限り、zolo70W および bank100W では140Wケーブルを使用。
計測器
- チェッカー：アイネックス USB Type-C電源チェッカー KM-09 (Amazon)
負荷検証ソフト
- GPUマイナー（GPU負荷用）：ccminer v2.2 (tpruvot@github) - EXEで起動
- CPUマイナー（CPU負荷用①）：cpuminer-multi 1.3.7 by tpruvot - WSLで起動（16スレッド使用）
- 自作負荷（CPU負荷用②）：自作C++マルチスレッド負荷プログラム - EXEで起動（19スレッド使用）

・計測結果

充電器 \ 状況	待機状態	GPUマイナー	CPUマイナー	自作負荷	シャットダウン
他PC充電器65W	〇通常/静音 35〜45W	〇通常 68W安定	〇通常 60W → 数秒後45〜50W	〇通常 60W → 数秒後45〜50W	〇 38W
bank100W	〇通常/静音 70〜80W	× 連続瞬断	〇通常/静音 90W	〇通常/静音 85W	〇 40W
zolo70W	△ 通常：瞬断静音：45〜55W	× 連続瞬断	〇静音 50W	〇静音 50W	〇 40W
ELECOM35W	×（20V表示のみ）	未計測	未計測	未計測	〇 30〜32W
nano20W	×（12.2V表示）	未計測	未計測	未計測	×（12.2V表示）

・特筆すべき現象

瞬断の定義：チェッカーの画面表示が一瞬消え、再起動する挙動を指す。
bank100Wの挙動：GPUマイナー起動時にチェッカーの表示が100Wを超えたタイミングで瞬断が発生。
zolo70Wの挙動：通常モードでは数秒耐えることもあったが、要求電力が上がると切断される。
保護回路の作動（重要）：zolo70Wの通常モードで切断・給電が複数回繰り返されると、PC本体の電源ボタンと充電LEDが点滅し、以降ケーブルを抜き差しするまで一切電流を受け付けなくなった。（※zolo70W以外ではこの保護ロックは発生せず、瞬断を挟みつつ給電が継続した）

・考察

PC用充電器と汎用PD充電器の違い
GPUマイナー使用時、多くのPD充電器が瞬断する中で「他PC充電器65W」のみが瞬断せず耐え抜いた。PC専用アダプターは突入電流や瞬間的な電力要求に対する過電流保護（OCP）のマージンが広く設計されている可能性がある。
GPU負荷時の瞬間ピーク電力
GPU使用時にbank100Wやzolo70Wが遮断されたことから、GPUが電力を要求した瞬間に定格上限を超えるスパイク電流が発生し、充電器側の安全装置が働いたと考えられる。
受電に必要な最低プロファイル
nano20Wのみシャットダウン時も給電できなかった。これは本PCの受電回路が20V（最低でもELECOM35Wの15V〜20V）を要求しており、9V止まりの小型充電器はハンドシェイクの段階で除外されているのではないかと考えた。
ネゴシエーションによる消費電力の差
待機状態でbank100Wは70〜80Wを供給しているのに対し、他PC充電器65Wは35〜45Wに留まった。充電器が提示したPDO（電力プロファイル）の契約上限に応じて、PC側が受け入れる電流制限を動的に切り替えていると考えられる。
zolo70Wの通常モード安定化への仮説
zolo70Wで通常モードを動かすには、どうにかして契約プロファイルを一段階引き下げることができれば、瞬断を回避できる可能性がある。なお、60Wケーブルで試しても瞬断が発生してしまった。

・感想

実験結果をまとめて考察を言語化する中で、充電トラブルのボトルネックがどこにあるのかを論理的に整理することができた。USB PDのパケット通信（CCライン）を直接モニタリングできれば、どの瞬間にどのようなリセット要求が飛んでいるのか、さらに深掘りできそうだ。