Dlaczego zużycie energii w trybie czuwania jest tak problematyczne?

Każde urządzenie elektroniczne zużywa energię elektryczną, gdy jest „bezczynne”, chyba że ma przełącznik mechaniczny. Rozumiem, że na przykład telewizor z pilotem musi „być gotowy” na odbiór polecenia z pilota. Ale nawet ładowarka do telefonu komórkowego zużywa energię, gdy jest podłączona do gniazdka i nie jest podłączona do telefonu.

Na przykład Nokia twierdzi, że jedna z nowych ładowarek zużywa mniej niż 30 miliwatów, gdy nie jest podłączona do telefonu, i mówią, że jest bardzo fajna. Nie rozumiem - ładowarka jest bardzo prostym urządzeniem, co robi z tymi 30 miliwatami?

Dlaczego to czuwanie nie może mnie obniżyć, skoro mamy już mikroprocesory z gazillionami tranzystorów dopasowanych do płytki paznokcia o wielkości płytki? Jaki jest tutaj podstawowy problem?

Ładowarka do telefonu komórkowego to obwód konwersji energii, który zmienia napięcie w linii zasilającej (110 lub 220 V) w coś przydatnego dla telefonu komórkowego (prawdopodobnie 5 V). Aby to zrobić, musi mieć wewnątrz elektroniczny obwód, który musi być zasilany i musi działać, nawet jeśli w pobliżu nie ma telefonu, aby mógł go wykryć po podłączeniu.

Ładowarka może być jedynie urządzeniem mechanicznym, takim jak samo gniazdo zasilania, ale wymagałoby to, aby cały obwód ładowania znajdował się w telefonie. Niestety jest dość duży i stosunkowo ciężki, więc noszenie go przez cały czas byłoby niewygodne.

Jeśli chodzi o rzeczywistą wartość 30 mW: jeśli zamiast mW weźmie się pod uwagę występujące prądy, uzyskamy około 300 μA (30 mW przy 100 V). Oznacza to również opór . Trudno jest pracować z rezystancjami wyższymi i prądami niższymi, a jednocześnie trzeba wyczuć moment, w którym ktoś podłącza rzeczywiste obciążenie.$330\,\mathrm{k\Omega}$

OTOH 30mW jest naprawdę, bardzo mały. Problemy z rysowaniem prądu wampirów nie są tak ważne, jak wielu uważa. Jeśli chcesz dobrze przejrzeć wiele aspektów tego, sugeruję przeczytanie „Zrównoważonej energii - bez gorącego powietrza” , zwłaszcza rozdział na ten temat

Bardzo trudno jest stworzyć zasilacz, który może skutecznie zapewnić kilka mW w trybie gotowości, a także kilka watów do rzeczywistego użytkowania, więc nie jest tak źle, że Nokia udało się obniżyć zużycie energii w trybie gotowości do 30 mW dla ładowarki.

Jedynym sposobem na zwiększenie wydajności byłoby posiadanie osobnego zasilacza, który byłby w stanie obsłużyć zużycie głównego zasilacza w trybie gotowości, ale może to podwoić koszt małej ładowarki, więc jest mało prawdopodobne, aby było to zrobione.

Inną kwestią, o której jeszcze nie wspomniano, jest to, że urządzenia do konwersji energii (elektroniczne, mechaniczne, chemiczne lub cokolwiek innego) tracą energię poprzez szereg mechanizmów. Niektóre mechanizmy marnują energię proporcjonalnie do ilości przekształcanej energii, podczas gdy inne marnują energię w dużej mierze niezależną od przekształcanej energii. Urządzenie, które może przetwarzać 0-100 W mocy przy 0,1 W odpadów, wydaje się być 99,9% wydajne przy zastosowaniu do konwersji 100 watów, ale mniej niż 1% wydajności przy zastosowaniu do konwersji 1 mW. W rzeczywistości większość urządzeń traci energię poprzez połączenie mechanizmów, z których niektóre są proporcjonalne do ilości przetworzonej energii, ale występują kompromisy w projektowaniu. Załóżmy na przykład, że powyższe urządzenie jest używane przez minutę dziennie i można zmienić projekt, aby zmniejszyć „stałą” stratę energii do 0. 05W w zamian za zaakceptowanie 50% utraty wydajności konwersji. Ciągłe oszczędzanie 0,05 W zrekompensowałoby utratę 50 W w ciągu minuty użytkowania, ale rozproszenie 50 watów na minutę w małym urządzeniu spowodowałoby, że bardzo się nagrzeje, co może samo w sobie powodować problemy.

Jest kilka problemów. Ale najbardziej oczywistym jest to, że każdy produkt konsumencki ma jakiś tryb gotowości. Nie zapomnij, że gdy komputer jest wyłączony, z łatwością pobierze około 100 mA z + 5 V. Zasilacz ATX ma specjalną linię czuwania + 5 V, która może dostarczyć do 2 A zgodnie ze specyfikacją. To wszystko tylko obwód drukowany do monitorowania, czy komputer musi być włączony, budzenie LAN itp.

W przypadku ładowarki można sobie wyobrazić, że większość energii marnuje się na obwód monitorowania, aby sprawdzić, czy telefon się połączy. Jeśli tak, prawdopodobnie aktywuje „większy” zapas, aby zasilić całość.

Ponadto zasilacz impulsowy osiąga szczytową efektywność bliższą maksymalnej wartości znamionowej niż minimalnej wartości znamionowej. Kontroler potrzebuje również prądu do działania. Musi mieć oscylator (generować sygnał odniesienia do PWM z), sprzężenie zwrotne itp. Cykle o niskim obciążeniu również nie pomagają, ponieważ zasila się mało energii.

30 mW to niewiele. Jeśli założysz, że zastosowaliby idealną transformację prądu przemiennego na prąd stały, nadal będziesz używać tylko 2,5 mA przy 12V.

Firma Power Integrations niedawno wprowadziła LinkZero-LP - zakres układów scalonych o zerowym zużyciu energii, specjalnie w celu wyeliminowania zużycia prądu przemiennego i stałego, gdy telefon jest odłączony od ładowarki - niezależnie od tego, czy ładowarka jest podłączona do 115Vac, czy do 265Vac. http://www.powerint.com/en/products/linkzero-family/linkzero-lp