幾星期前，在機場候機時，我發(fā)現(xiàn)登機門前的很多座位上安裝了內(nèi)置的USB端口，這讓我既驚訝又高興。如圖1所示，除了兩個AC插座外，大多數(shù)座位有2個USB端口。

我記得，就在幾年前，機場內(nèi)的USB墻式插座還很少見。而如今，內(nèi)置USB充電器變得越來越常見，即使在咖啡廳和餐飲連鎖店內(nèi)也能看到它們的身影。目前，新建房屋都有USB墻式充電器，而對現(xiàn)有的房屋進行裝修和翻新時，也會用USB充電器取代老式的AC插座。很明顯，免適配器充電提供了快速充電的便利性，同時也提高了整潔度。

圖1：機場候機樓座椅上的內(nèi)置USB端口

考慮到USB墻式充電器的采用范圍越來越廣泛，我想在這里給出一些與基本設(shè)計挑戰(zhàn)和注意事項相關(guān)的觀察所得。最不尋常的挑戰(zhàn)就是如何滿足嚴(yán)格的熱性能要求，以符合安全規(guī)范。與外部或便攜式AC/DC適配器設(shè)計不同，一個內(nèi)置USB墻式充電器只能通過插座的安全蓋散熱。安全蓋后面的一組或雙組插座盒被隔熱材料所包圍。前面板不能超過60oC。圖2顯示的是一個單組插座盒的示例。通常情況下，它的尺寸為4”(L)x2.75”(W)x2.5”(D)。容納AC/DC電源解決方案的實際空間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于尺寸數(shù)據(jù)所給出的空間大小。原因在于，需要將電線從后部引到前面，與單組插座盒正面插座相連。

插座蓋后面所允許的最大功率耗散為2-3W。對于2個10W的USB端口來說，你需要90%的效率，這樣才能將損耗控制在2W以下。當(dāng)用于商用USB充電器/雙孔插座中時，TI的UCC28700 反激式控制器和UCC24610 次級側(cè)同步整流器能夠形成一個高效的解決方案。如圖3所示，這個插座提供2個高功率USB端口，總充電電流達到3.6A。電源開關(guān)TPS2561A 被用來提供雙USB輸出。

圖2：墻式插座板后常見的單組插座盒。

圖3：支持雙輸出的USB墻式充電器實現(xiàn)方式

隨著USB Type-C接頭和USB-PD等新型應(yīng)用的出現(xiàn)，用戶希望能夠獲得20W以上的充電功率，這一充電能力能夠為智能手機、平板電腦和超極本等設(shè)備充電。更高效率和高功率密度AC/DC解決方案是USB墻式充電器所必須的。TI團隊正在研究一個高效高密度解決方案來滿足這個挑戰(zhàn)。

UCC28700 控制器的待機功率水平被控制在100mW以下。雖然目前還沒有針對USB墻式充電待機功率的行業(yè)規(guī)范，但我認(rèn)為，逐漸減少的待機功率仍然會對整個世界產(chǎn)生顯著的影響。例如，待機功率減少50mW就意味著每年能夠節(jié)省438Wh的電能。TI的UCC28730 反激式控制器甚至能夠幫助實現(xiàn)0待機功率(<5mW)。

我認(rèn)為，一旦支持USB Type-C的設(shè)備成為主流，USB墻式充電器的使用范圍會更加廣泛。當(dāng)酒店、機場、咖啡店、餐館和住宅配備了USB Type-C墻式充電器后，我們只需攜帶一個USB Type-C電纜，而不是用于不同電子設(shè)備的各式各樣的充電器。作為一個經(jīng)常旅行的人來說，我希望這一天早點兒到來。你在什么地方見過USB墻式充電器嗎？