Розетка переменного тока с USB: типы, мощность, цены

Наличие USB-порта является улучшением существующей розетки переменного тока и создает новые возможности в технологии зарядки. USB быстро стал дополнительным преимуществом в большинстве бытового оборудования, в то время как традиционные электрические розетки давно используются для питания электронной техники с момента изобретения электрических устройств.

Краткий ответ: Что касается структуры ценообразования этих продуктов, они обычно варьируются от $8-$20 для базовой версии, которая содержит два (2) USB-порта с общей выходной мощностью 2,1 А; $15-$35 для розетки USB Type-C, поддерживающей 18 Вт Power Delivery; $25-$60 для PD-продуктов, обеспечивающих 30 Вт и более; а брендированные версии обычно стоят в два-три раза дороже.

Общие параметры этих электрических продуктов включают общую мощность, наличие общего бюджета для определения получаемой мощности и наличие заменяемого USB-модуля. В этой статье рассматривается, как обычно называются эти продукты, пять (5) различных типов, доступных для покупки сегодня, что означает рейтинг мощности, стандарты для этих продуктов, их цены в зависимости от конфигурации и производителя, возможные режимы отказа и как установить продукт. В заключительном разделе представлен обзор того, где найти заводских поставщиков.

Что такое розетка переменного тока с USB-подключением?

Розетка переменного тока с USB-подключением — это розетка переменного тока с сетевым питанием переменного тока и одним (или несколькими) USB-портами. Эти USB-порты подключены к той же цепи переменного тока, что и розетка, или часто имеют собственное выделенное питание. Каждый из USB-портов оснащен небольшим блоком питания, который преобразует напряжение переменного тока (либо 120 В, либо 230 В) в низкое постоянное напряжение 5 В, а в новых версиях этого типа продукта (предназначенных для зарядки новых устройств) между заряжаемым устройством и USB-портом согласовываются более высокие напряжения.

В зависимости от региона, в котором вы находитесь, название этого продукта может различаться, что затрудняет поиск нужного товара. В Великобритании и на Ближнем Востоке обычно используется термин “USB wall socket” или “USB socket”, в Северной Америке — “USB outlet” или “USB receptacle”, для декоративных целей можно встретить “USB Decora outlet”. Во многих регионах Австралии и Азии этот продукт называют “Power Point” или “Power Point USB”. Кроме того, в различных каталогах этот продукт может называться “USB Charger Socket” или “Wall Charger Outlet”, оба термина относятся к одному и тому же продукту.

Существует техническое различие между USB-розеткой, которая имеет “модульный” или отдельный USB-вставной элемент, по сравнению с “интегрированным” или “не модульным” USB-портом. Интегрированный USB-порт обычно будет дешевле, так как при выходе из строя USB-порта необходимо будет приобретать весь настенный розеточный блок целиком (поскольку USB-порт не подлежит замене). Если вы выбираете USB-порт типа модульного вставного элемента, вы можете заменить модульный вставной элемент менее чем за 10 минут, поэтому большинство современных технических спецификаций для USB-розеток предусматривают модульные USB-порты.

Пять различных типов, продаваемых сегодня

• Одна розетка, два порта USB-A, которые являются оригинальной конфигурацией USB и в настоящее время наиболее часто встречаются в USB-настенных розетках, особенно в жилых помещениях. Конфигурация состоит из двух портов USB-A, которые совместно используют 2,1 Ампера, а также одной электрической розетки с переключателем или без него. Розетка обеспечивает решение для ночной зарядки телефонов, но испытывает трудности с зарядкой планшетов.
• Розетки оснащены либо Одиночными портами (USB-A/USB-C) или двойными портами (Dual USB). Конфигурация с одиночным портом является типичным способом указания нового заказа на работу; существующий кабель USB-A можно зарядить новым кабелем USB-C без необходимости добавления адаптера для преобразования с USB-A на USB-C.
• Конфигурация с двойным USB обычно включает комбинацию сетевого напряжения и двух USB-портов, расположенных на одной розетке. Использование двойных портов сейчас распространено в гостиничных номерах или на прикроватных тумбочках, где гости обычно имеют телефон и ноутбук, которые не используют зарядное устройство.
• USB-C с высокой мощностью и Power Delivery доступен, обеспечивая порт мощностью 30 Вт или 65 Вт. Использование такого типа розетки для зарядки ноутбуков приведет к минимальному увеличению цены примерно вдвое из-за увеличенного размера и требований к рассеиванию тепла блока питания (внутри монтажной коробки), необходимого для подачи питания.
• Модульный вставной элемент — это панель, которая принимает USB-модуль в качестве одного из своих разъемов; таким образом, одна и та же панель может поддерживать выключатель, розетку или USB-зарядное устройство. Используя эту конфигурацию, проект должен предусматривать модульный вставной элемент, поскольку обновление USB-модуля с 18 Вт до 65 Вт может происходить без необходимости доступа и вмешательства в настенную розетку.
• 

Выходная мощность: что означают цифры?

Маркировка на USB-розетках указывает либо амперы, либо ватты; эти две единицы нельзя взаимозаменять, если для зарядки используются два порта.

Например, USB-порт с маркировкой 2,1 А будет обеспечивать 10,5 Вт при 5 В при зарядке устройства, а USB-порт с маркировкой 3 А будет обеспечивать 15 Вт.

Хотя количество портов может влиять на скорость зарядки устройства, именно количество выделяемого тепла может вызывать проблемы. При сравнении скорости зарядки телефона с несколькими портами (2) и скоростью зарядки с одного порта (1) важно учитывать количество выделяемого тепла и тепловую устойчивость обоих устройств при одновременной зарядке.

Количество выделяемого тепла также значительно варьируется в зависимости от конструкции устройства. Например, если у вас есть два порта 5 В @ 2,1 А на панели мощностью 30 Вт, вы можете разделить общий выход, то есть сколько каждый порт может потреблять от батареи, пополам на другой порт. В этом случае, хотя два телефона смогут заряжаться одновременно, каждый телефон получает только 1,05 А с этого порта по сравнению с 2,1 А при той же мощности.

В качестве альтернативы, при зарядке двух телефонов с использованием одного порта с общей мощностью 30 Вт, вы можете использовать один из этих подходов в зависимости от решения производителя или ваших собственных рекомендаций по зарядке. Всегда уточняйте у производителя общую мощность двух портов и как рекомендации производителя по зарядке распределяют мощность, а не только максимальную выходную мощность на порт.

В общем, мы делим источник питания на идеальную номинальную мощность, номинальную мощность и фактическую мощность следующим образом:

• Идеальная (номинальная мощность) – наиболее эффективная работа источника питания будет генерировать наименьшее количество тепла при подаче максимальной доступной мощности
• Номинальная (номинальная мощность) – средняя выходная мощность источника питания не превышает номинальное значение
• Фактическая (номинальная мощность) – источник питания обычно подает максимальную потенциальную мощность, при этом генерируя больше тепла, чем идеальный источник питания

Большинство розеток мощностью 65 Вт могут рассеивать 6-8 Вт в виде тепла через теплопроводность. Они будут создавать более высокие температуры, чем ожидалось, при типичной установке без воздушного потока, и если розетка установлена внутри коробки, которая изолирована или закрыта мебелью, температура будет еще выше; поэтому все розетки мощностью 65 Вт с USB должны указывать минимальную глубину коробки и максимальную температуру окружающей среды. Если розетка мощностью 65 Вт установлена в слишком мелкой коробке за диваном, она может выйти из строя значительно раньше, чем указано в технических характеристиках производителя.

USB-A, USB-C и Power Delivery

USB-A — это стандартный порт прямоугольной формы, который присутствует на практически всех зарядных устройствах последние 20 лет. Стандарт USB-A требует, чтобы устройства подключались с напряжением 5 В и могли согласовывать до 12 В через проприетарные методы. Стандарт USB-C использует овальный, реверсивный разъем, и он важен, потому что позволяет передавать более высокую мощность и обеспечивает стандартный метод для устройств согласовывать количество мощности, которую они могут потреблять через разъем USB-C.

Power Delivery — это стандартный метод, который позволяет устройству, подключенному к USB-C порту, и источнику питания согласовывать количество доступного напряжения и тока, что позволяет устройствам, потребляющим больше энергии, чем это было возможно ранее через USB-разъемы (30 Вт для 12-вольтового источника питания), делать это через один кабель. Если USB-C разъем не использует Power Delivery, это то же самое, что 5-вольтовый разъем с новой формой, и, к сожалению, существует много дешевых источников питания именно такого типа.

Существует по сути два правила при установке USB-портов в настенные розетки. USB-A порт, подключенный к настенной розетке, будет полезен в течение следующих 5-10 лет, поскольку все еще существует большое количество кабелей, предназначенных для USB-A соединений. Поэтому для домов или предприятий, которые не планируют перепроводку, разумно предусмотреть розетку с одним портом A и одним портом C.

Розетка USB-C без поддержки Power Delivery не будет поддерживать функции быстрой зарядки. Все розетки USB-C могут поддерживать быструю зарядку, если соединение правильно подобрано от USB-разъема (обычно это кабель USB-C к USB-C); однако нет смысла переплачивать за розетку с поддержкой быстрой зарядки, когда стандартные разъемы A работают так же хорошо и заряжают с той же скоростью.

Стандарты и требования безопасности

Несколько критериев могут определить, безопасна ли розетка для установки. Все четыре критерия должны присутствовать в конструкции розетки, и они не будут видны, так как являются внутренними элементами розетки.

• Розетка должна соответствовать требованиям электросети. Это означает, что розетка должна соответствовать стандартам, установленным в стране, где она установлена (например, BS 1363 для Великобритании и стран Персидского залива, AS/NZS 3112 для Австралии, конфигурации NEMA для Северной Америки и эквивалентный стандарт на базе IEC для всех остальных стран). То, что розетка содержит USB-модуль, не означает, что она освобождается от других требований к розетке.
• Должна быть обеспечена безопасная изоляция электросети для USB-выхода. USB-розетка должна иметь барьер изоляции электросети, который должен пройти тот же импульсный тест, что и другие части устройства. Это самый критичный аспект безопасности, и именно он отделяет безопасную розетку от опасной; поэтому, недорогая розетка может быть реальной электрической опасностью, а не просто плохо работающей..
• USB-соединение будет потреблять энергию, когда подключено к сети, даже если в USB-разъем ничего не подключено. Качественные USB-розетки потребляют менее 0,1 Вт в режиме ожидания; однако качественные USB-розетки могут потреблять более 0,5 Вт в режиме ожидания. Потребление энергии USB-соединениями со временем накапливается, если вы устанавливаете несколько розеток в вашем доме.
• При перегреве питание USB должно быть отключено до того, как оно повредит электронику в настенной розетке; поэтому лучшие розетки — это те, которые имеют функцию термического сброса, уменьшающую потребляемую мощность при превышении определённого порога температуры розетки. Эта возможность позволяет розетке мощностью 30 Вт работать в горячем шкафу.

При оформлении проекта на розетку разумно запросить копию как отчёта о тестировании со стороны сети, так и отчёта об испытании изоляции. Поставщик, который ранее быстро производил оба типа продукции; поставщик, который присылает вам сертификат на другую модель, никогда этого не делал.

Перед написанием технических характеристик для нового продукта следует проверить полный ассортимент этой продукции на предмет конкретных размеров модулей, связанных с данной линейкой продуктов, поскольку конкретный USB-вставка будет работать только с системами пластин, для которых она была разработана.

Сравнивая конфигурации

Конфигурация	Заводская цена	Брендовая розница
Одинарная розетка (Двойной USB-A 2.1 A общий)	$8 – $14	$20 – $35
Одинарная розетка (USB-A + USB-C 18 Вт)	$12 – $22	$30 – $55
Двойная розетка (Двойной USB-A)	$14 – $26	$35 – $65
Двойная розетка (USB-A + USB-C 18 Вт)	$18 – $32	$45 – $80
Одинарная розетка (USB-C 30 Вт PD)	$22 – $38	$55 – $95
Одинарная розетка (USB-C 65 Вт PD)	$35 – $60	$90 – $160

Разница в стоимости заводских и брендовых продуктов соответствует той же разнице, которая существует среди всех электротехнических устройств; завод продаёт панель и модуль, тогда как бренд продаёт панель, модуль, коробку, гарантию и дистрибьюторскую наценку. Разница между заводскими и брендированными ценами обычно в два-три раза больше, а во многих случаях ещё выше, поскольку многие бренды также имеют локальный сервисный центр помимо заводских цен. Эту разницу легче всего увидеть при сравнении цены одной и той же 13-амперной панели (доступной через завод и розничного продавца) на нескольких страницах.

Также следует учитывать, что затраты на установку отделены от стоимости материалов, и легко недооценить затраты на установку при замене панели на панель с USB; установка займет около десяти минут после отключения питания.

Розетку может добавить электрик, и если есть сплошная стена, стоимость этой работы превысит стоимость самой розетки.

Что может пойти не так в обслуживании

При возникновении неисправности существует четыре режима отказа, связанные с этими портами, и все четыре режима присутствуют во всех спецификациях до покупки.

• Один режим отказа возникает как для розетки, так и для порта. Поскольку USB-модуль встроен в розетку, при выходе из строя USB-порта необходимо заменить всю розетку. Если USB-порт не встроен, его можно заменить по более низкой цене, чем замену всей розетки.
• Другой режим отказа проявляется в медленной зарядке. Пользователь обвиняет в этом кабель, но проблема вызвана общим USB-портом на 2,1 ампера. Если к одному USB-порту подключены два телефона, каждый получает максимум 1,05 ампера, что воспринимается пользователем как неисправность. Лучший способ избежать этой проблемы — указать либо общий ток, который может обеспечить USB-порт, либо максимальный ток, который может быть подан на каждый порт отдельно.
• Третий режим отказа — розетка издаёт гудящий звук. Это вызвано низким качеством блока питания и отсутствием фильтрации. Гудение возникает при небольшой нагрузке на блок питания. Звук гудения не опасен, но очень раздражает пользователей, у которых розетка находится в спальне.
• Четвёртый режим отказа — изменение цвета панели розетки. Это изменение цвета происходит из-за нагрева пластика вокруг USB-модуля при непрерывном использовании розетки в герметичной коробке. В результате пластик пожелтеет в течение двух лет. Если выбрать розетку более высокого качества, она будет использовать поликарбонатный пластик и термовыключатель; однако разница в стоимости составляет примерно $10.

Чтобы избежать проблем с большинством перечисленных выше режимов отказа, выберите модульную панель, заменяемый USB-модуль и USB-порт типа C с Power Delivery, а также укажите общую мощность новой розетки. Стоимость этой комбинации примерно на $10 выше самой дешевой опции, но она устранит три наиболее частые жалобы.

Различные электрические устройства в комнате, включая выключатели и розетки, определяются тем, как вы решите их комбинировать для совместной работы в данной зоне.

Установка и монтажная коробка

Как они устанавливаются и как они вписываются в ваш дом определяется в первую очередь монтажной коробкой, используемой для крепления устройств. В этом отношении стандартная коробка 35 мм обеспечивает достаточно места только для модулей с низкой мощностью и лишь с натяжкой подходит для установок с большей мощностью (18 Вт). Причина в том, что и проводка, и модуль требуют воздушного пространства для отвода тепла, а в коробке такого размера воздуха недостаточно.

Для безопасной установки розетки мощностью 30 Вт или 65 Вт следует использовать коробку 47 мм, так как она обеспечивает достаточное воздушное пространство и стоит лишь немного дороже коробки 35 мм при первоначальном монтаже.

Место установки так же важно, как и глубина коробки. Розетка, установленная рядом с кроватью и используемая ежедневно, будет удобнее с выключателем для изоляции модуля, тогда как розетка над рабочей поверхностью на кухне может использоваться периодически и лучше устанавливается под шкафом. Также розетка в гостиничном номере должна располагаться на тумбочке рядом с кроватью и быть легко доступной без необходимости вставать, в отличие от розетки на противоположной стороне комнаты.

Во всех регионах существуют три общих рекомендации по установке USB-розеток. Во-первых, USB-устройства потребляют энергию из цепи даже при отсутствии подключенного устройства. Поэтому рекомендуется подключать USB-модули к выключаемым или, как минимум, защищенным цепям. Во-вторых, для работы USB-модуля на месте установки должен быть нейтральный провод. Во многих старых домах в существующей проводке нейтрали отсутствуют. Наконец, место установки USB-розетки должно находиться в пределах допустимого диапазона температуры окружающей среды, указанного производителем, что обычно исключает места внутри шкафов рядом с плитами.

Британский стандарт 13A регламентирует производство розеток и является самым распространенным британским стандартом; поэтому обеспечивается непрерывность массового производства розеток 13 A, при котором стоимость установки снижается до предсказуемого диапазона в зависимости от объема.

Как GOG вписывается в эту схему?

GOG производит выключатели, розетки и панели специально для жилых, коммерческих и проектных работ, включая панели с интерфейсами USB-A и USB-C, соответствующие остальной продукции GOG. Большая часть продукции GOG продается оптовым дистрибьюторам, коммерческим и жилым застройщикам и подрядчикам, но не розничным клиентам, поэтому разговор ведется о качестве продукции, количестве модулей в каждом заказе и общем объеме заказанных изделий, а не о упаковке продукта.

Три основных характеристики, которые GOG предлагает застройщикам и подрядчикам на проектной основе, включают;

1. Модуль USB-интерфейса является отдельным элементом, который можно извлечь и заменить в панели розетки, поэтому, если USB-интерфейс выходит из строя, например, в гостиничном номере, замена модуля занимает примерно 10 минут, вместо того чтобы снимать всю панель розетки и переустанавливать дополнительные компоненты в панели.
2. Модули USB-интерфейса доступны в тех же отделках, что и панели розеток, в которых они используются, что обеспечивает единообразие отделки по всему дому, чтобы владелец не оказался в ситуации, когда в панели с отделкой антрацит используется белое USB-зарядное устройство.
3. Силовая часть продукции GOG производится в соответствии с национальным электротехническим кодексом (NEC) рынка, на котором будет использоваться продукт, например, изделия, изготовленные по британскому стандарту 13A, будут иметь соответствующую конфигурацию вилки для стран Персидского залива, Юго-Восточной Азии и Австралии.

Когда застройщик или подрядчик запрашивает информацию о продукции GOG, первоначальный разговор касается качества продукции, отделки и количества заказанных изделий. Каталог содержит как размеры модулей, так и панелей, что важно для дизайнера, поскольку полный ассортимент доступных изделий определяет, сможет ли USB-панель быть включена вместе с другими панелями в проекте (как уже определено предыдущими спецификациями розеток). Производство из проектной линии 13 Ампер для любого количества продукции будет осуществляться исходя из объема, требуемого проектом.

Before making your specification final, there is one more publication that you may wish to review; the article “Outlets and Switches for the Modern Home,” which highlights how the USB plate will work in conjunction with other outlets/walls in the room design, which is usually the first question that the designer will ask before the electrician makes any design changes.

Часто задаваемые вопросы

Are USB outlets worth the additional cost?

For bedrooms, kitchens and hotel rooms where you will be relying on a charger on a daily basis. When a plug-top charger uses up an outlet, the price difference over a basic outlet is generally somewhere between $8.00 – $25.00, based on factory pricing. In utility rooms and garages, where you can permanently place a charger in a socket, the benefit of having it integrated into the wall is virtually non-existent.

What is the difference in charging capability with 2.1 A and 3 A USB outlets?

The 2.1 A outlet provides 10.5 W at 5 V, which allows for normal charging speeds on most sized phones and slow charging for tablets at 10 Watt levels; 3 A outlets provide 15 W at 5 V, which gives you faster charging capabilities on most sized devices. You should take note before comparing prices on a dual-port plate as to whether the ports are total or per-port because the figure shown may be a shared number across both ports.

Is it possible to charge a laptop using a USB socket?

The only way to charge a laptop with a USB socket is if it has a USB-C port and supports Power Delivery at 30 W or more. If the laptop is thin enough, then a USB-C port rated at 30 W will charge it slowly, but a port rated at 65 W will charge a standard-size laptop at a rate that is acceptable. If a USB socket is rated only at 5 V, it cannot charge a laptop because it cannot negotiate the necessary voltage with the laptop.

Do USB sockets consume energy when nothing is connected?

USB sockets consume energy when nothing is connected. This is due to the fact that they require a small standby power supply to remain operational. In a good design, the standby circuit consumes less than 0.1 W, while in a poor design, it can consume more than 0.5 W. This difference in the amount of standby power that is used can be substantial over time, and thus should be noted in the specifications for a hotel or office fit-out, where the amount of standby power needed is high.

Reference List

• Legrand – Wiring Devices & USB Charging Outlets
• NEMA – Wiring Device & Receptacle Configurations
• UL Solutions – Receptacle and Charging Device Certification
• USB Implementers Forum – USB Power Delivery Specification
• Schneider Electric – Switch, Socket & Charging Solutions

In summary

An AC socket with USB is a standard mains socket with a small power supply mounted to the back side of it. It is actually the power supply that will determine how long the product will last. When making a decision about which product to purchase, you should look at the total watts, the per-port current rating (not the shared rating), and whether the module can be replaced.

For most installations, the best specification to use is a modular plate with one USB-A and one USB-C at 18 W, in a 47 mm box and finished to match other products in the installation. The combination of these two products will cost slightly more than the lowest priced option and will avoid all three major reasons why people regret buying one.