2 集成式 USB 壁式插座设计

集成式 USB 壁式插座可容纳面板上的 USB 充电端口以及交流输出端子。

图 2-1 显示了构成壁式插座上传统 USB Type-A 充电端口的不同模块。EMI 滤波器和整流器模块从交流电源输入端产生高压直流电。高频隔离反激式控制器和同步整流器模块为充电器端口提供稳压直流电。保护元件用于保护 USB 端口免受故障干扰，如欠压保护 (UVP)、过压保护 (OVP)、反向电流保护 (RCP) 和过电流保护 (OCP)。

现在，如图 2-2 中所示，与传统的 Type-A 端口相比，Type-C PD 充电端口需要的附加组件非常少。

1. PD 控制器：添加 Type-C PD 功能。
2. 电源开关：根据 PD 规格控制输送至端口的电源。
3. 保护元件：保护 USB 端口不受 OVP、UVP、OCP、RCP 等故障的影响。
4. MCU：需要在固定功能 PD 控制器中实现自定义电源策略（如果需要）。

插头和插座制造商必须遵循监管标准（如 BS 1363）规定的机械尺寸。一个电气接线盒的尺寸通常为 4 英寸（长）x 2.75 英寸（宽）x 2.5 英寸（深）。盒内 PCB 的实际可用面积将小于此面积，因为前面板后面的接线盒必须容纳连接面板上交流端子的粗导线。现在，系统设计师需要在这些限制条件下，在壁式插座设计中为 Type-C PD 相关组件寻找额外的空间，这是一个挑战。

如今，市场上的大多数 PD 控制器都需要外部功率 MOSFET 来控制 Type-C 端口的功率传输。使用这种 PD 控制器的系统设计师必须在外部电源开关周围构建相关保护电路，并需要额外的 PCB 面积和 BOM。根据 Type-C/PD 规范，拉电流端口（提供电源的 Type-C PD 端口）必须提供 OCP 保护。TI 的高度集成双端口 PD 控制器 TPS665988DH 配备集成式电源开关和内置保护功能，不再需要这些额外的外部组件。

USB PD 器件应用通常需要定制才能实现所需的系统行为。例如，双端口壁式插座设计（将在本应用手册后面部分中讨论）中需要定制，才能实现端口之间的带电功率平衡。核心固件中进行的任何定制都会影响可靠性、USB PD 合规性，并且还会使开发周期延长。通常，在这方面，使用固定功能 PD 控制器的系统需要具有板载微控制器，TI PD 控制器除外。TPS65988DH 的 GPIO 事件功能允许 PD 系统设计师使用 GUI 软件工具自定义 PD 控制器行为，而不会影响核心 PD 固件。