Adaptery prądu stałego: dlaczego tak mało wzmacniaczy?

Jeśli mam urządzenie, które pobiera 5 amperów przy 12 woltach, mogę użyć dowolnego 12-woltowego adaptera prądu stałego, który może zapewnić co najmniej 5 amperów.

Dlaczego nie wszystkie adaptery DC mają moc zapewniającą mnóstwo wzmacniaczy !? Gdyby wszystkie adaptery prądu stałego zapewniały np. 1000 amperów, musielibyśmy tylko dbać o wartość napięcia.

Czy zbyt wiele wzmacniaczy powoduje, że adaptery DC stają się nieporęczne, nieefektywne lub drogie?

Wszystkie elementy składające się na adaptery DC (cewki indukcyjne, tranzystory, kondensatory, diody itp.) Są przystosowane do określonego rozproszenia prądu i / lub mocy. Komponenty, które mogą obsłużyć 1000A w porównaniu z komponentami, które mogą obsłużyć 5A, są rzędami wielkości oprócz kosztów, wielkości i dostępności.

Na przykład spójrzmy na cewkę indukcyjną, która mogłaby być zastosowana w zasilaniu 1000A w porównaniu z zasilaniem 5A.

Cena: Cewka indukcyjna, która może wykonać 5 A, kosztuje 0,17 USD na digikey, cewka indukcyjna, która może wykonać 5 A, kosztuje 400 USD.

Rozmiar: induktor 5A ma wymiary 5 mm x 5 mm, a induktor 200 A ma wymiary 190 mm x 190 mm.

Dostępność: Digikey posiada ponad 5000 różnych induktorów, które mogą obsłużyć 5A. Nie ma nawet nic ocenianego na więcej niż 200A. Ma tylko 7, które mogą zrobić więcej niż 100A.

Teraz powtórz ten eksperyment dla wszystkich elementów znajdujących się we wspólnym adapterze ściennym, a szybko uzyskasz odpowiedź na swoje pytanie.

Podsumowując: Jeśli posiadasz dwa urządzenia, które potrzebowały odpowiednio 5A i 6A, wolałbyś raczej kupić coś, co kosztuje w tysiącach dolarów i jest większe niż Twoja wanna, abyś mógł używać go na obu urządzeniach, lub wolałbyś kupić dwa adaptery wielkości dłoni za 30 $?

W rzeczywistości istnieje kilka powodów, w tym wszystko, o czym wspomniałeś:

Prąd jest tylko tyle

W USA przeciętne gniazdko to obwód 120 V, 15 A. Oznacza to, że może dostarczyć maksymalnie 1800 W (P = V * I) (to znaczy, że moc jest równa napięciu razy prąd). W przypadku obwodu 12 V oznacza to, że dostępne jest tylko 150 A (1800 W / 5 V = 150 A). Aby uzyskać obwód 12 V, 1000 A, potrzebujesz minimum 100 A zasilanego z gniazdka - znacznie więcej, niż mogłoby to zapewnić. Oczywiście obwód 5 A lub 10 A dobrze pasowałby do możliwości zasilania standardowego gniazdka.

Przesyłanie energii jest nieefektywne

Nawet gdyby moc była dostępna, każdy element, w tym drut, ma w sobie pewien opór. Im większy opór, tym niższa wydajność obwodu. Oznacza to, że jeśli chcesz zużyć pewną ilość energii (powiedzmy, aby naładować telefon komórkowy), musisz pobrać więcej mocy niż faktycznie potrzebujesz. Jeśli obwód jest w 80% sprawny - co w rzeczywistości jest całkiem dobry - to aby zapewnić 1000 A, trzeba będzie pobrać 1250 A (1000 / 0,80 = 1250). Nawet przy 95% wydajności musiałby wyciągnąć dodatkowe 53A. Co gorsza, wydajność znamionowa ma zastosowanie tylko wtedy, gdy urządzenie pobiera moc blisko wartości maksymalnej. Jeśli twój adapter może zapewnić 1000A, ale używasz tylko 5A, wydajność przy tej mocy może być mniejsza niż 1%, co oznacza, że ​​twoje urządzenie używa 5A, ale sam adapter używa 10A wewnętrznie tylko po to, aby dalej działać.

Energia odpadowa to ciepło

Zmarnowana energia w tym obwodzie zostałaby prawie całkowicie utracona jako ciepło. Oznacza to, że w przypadku naszej 80% wydajnej ładowarki, jeśli ładuje się pełnym prądem, utracony prąd (250 A) będzie podgrzewał powietrze (i komponenty) wokół niego. To mniej więcej tyle samo, co palnik na kuchence elektrycznej na pełnej mocy - dużo ciepła. Dzisiejsze plastikowe adaptery nie wytrzymają nawet minuty!

Rozmiar ma znaczenie

To łącze (przewiń w dół do tabeli) pokazuje, że drut o grubości 12 (zwykłe okablowanie w domach) może przesyłać około 41A (przy użyciu kolumny „Maksymalne natężenie dla okablowania obudowy”). Drut 12 AWG ma średnicę około 2 mm. 6 AGW może transmitować ponad 100A, ale ma ponad 4 mm grubości. Najgrubszy drut na wykresie, OOOO, ma prawie pół cala grubości (11,7 mm), ale nadal może obsłużyć tylko 380A. Za 1000A potrzebujesz drutu znacznie grubszego - jak możesz sobie wyobrazić, który nie przymocowałby się zbyt dobrze do telefonu!

Mniej znaczy więcej

Często urządzenia i ich adaptery są celowo dopasowane. Adapter został „dostrojony” do pracy z określonym zakresem prądu, a użycie go przy znacznie niższym prądzie niż ten, dla którego został zaprojektowany, może znacznie obniżyć wydajność, a nawet z czasem doprowadzić do uszkodzenia adaptera.

Prąd jest niebezpieczny

Chociaż źródło wysokoprądowe niekoniecznie oznacza, że ​​każdy wzmacniacz przepłynie przez linię, istnieją przypadki, w których nawet możliwość dostarczenia wysokich prądów może być bardzo niebezpieczna. Większość adapterów napięcia, zarówno wysokoprądowych, jak i nie, wykorzystuje jakąś formę cewki indukcyjnej - pomaga zmniejszyć „wstrząsy” przy konwersji z prądu przemiennego na stały. Jednym ze sposobów myślenia o cewkach indukcyjnych jest dodanie „bezwładności” do prądu, co bardzo utrudnia szybkie zmiany. Adapter może działać idealnie bezpiecznie przy wysokim prądzie, gdy jest używany prawidłowo, ale jeśli wtyczka zostanie nagle wyciągnięta z urządzenia, prąd 1000 A będzie nadal „przepychany” przez złącze przez cewkę, powodując niebezpieczne (choć krótkie) -liwo) iskrzenie wysokoprądowe, wysokonapięciowe.

Nawet bez indukcyjności, gdyby adapter miał być zwarty przez wodę, metal lub inną substancję o niskiej oporności, powstały prąd byłby wystarczająco silny, aby natychmiast spawać, gotować lub palić cokolwiek dotknie. Polizanie końca tego drutu może cię zabić. Zapewnienie bezpieczeństwa obwodu wysokoprądowego jest znacznie trudniejsze niż obwód niskoprądowy, a zatem znacznie droższe.

Adapter 12 V, który może zasilać 1000 A, musiałby być podłączony do źródła zasilania o napięciu co najmniej 120 V 100 A lub 240 V 50 A, w każdym przypadku znacznie większym niż to, które może zapewnić gniazdko ścienne.

Wszystko to. Najprostszym przykładem jest to, że kabel musi obsłużyć 5000 Amp. To będzie masywny kabel. Nie mam na myśli tak grubej jak twoja ręka czy noga, to jest gorsze niż to.

Podobnie jak wszystko inne, większa moc jest większa, droższa, a komponenty droższe w budowie. Kolejnym elementem 12 V jest wielkość tętnienia (składowa prądu przemiennego) zasilania DC. Tak jak wszystko inne, istnieje wiele elementów, które sprawiają, że decyzja i wybory dotyczące zasilania są bardziej złożone.

odpowiedź jest bardzo prosta, tylko wewnętrzny rezystor adaptera. Daję ci przykładowy 1-otwarty obwód (bez prądu) tylko woltaż twojego adaptera

2-przypadek 5A: teoretycznie dostajesz 5A, jeśli masz obciążenie 2,4 Ohm I = V / RI = 12 / 2,4 = 5A z moją symulacją mam 4,998, który jest bliski 5A, ale obciążenie jest rezystorem wewnętrznym, który wynosi 2,4 om

3-1000A teoretycznie dostajesz 5A, jeśli masz obciążenie 0,012 Ohm I = V / RI = 12 / 0,012 = 1000A, który jest wewnętrznym rezystorem dla takiego wewnętrznego rezystora, powinieneś mieć reaktor, a nie adapter :)

**

bez względu na biegunowość adaptera, relacja będzie taka sama l I l = lvl / R, na przykład, jeśli mamy transformator ((większość adaptera ma transformator w środku)) niż na pewno mamy prąd przemienny, tj. polaryzacja zostanie zmieniona, ale rezystancja wewnętrzna będzie taka sama (bez zmian) i wpłynie na prąd, jeśli chcesz zrobić mały wewnętrzny opór, powinieneś mieć duży transformator o dużej średnicy na swojej cewce, aby zrobić możliwie mały opór, więc im większy transformator (adapter), tym niższy opór i efektywny adapter

Mówię o oporności wewnętrznej, jeśli jest to adapter prądu stałego (bateria elementu elektrochemicznego), ale jeśli jest to prąd przemienny (transformator i generator), będzie to impedancja