Адаптеры постоянного тока: почему так мало ампер?

Компоненты, входящие в состав адаптеров постоянного тока (катушки индуктивности, транзисторы, конденсаторы, диоды и т. д.), рассчитаны на определенный ток и/или рассеиваемую мощность. Компоненты, которые могут выдерживать 1000 А, по сравнению с компонентами, которые могут выдерживать 5 А, различаются по стоимости, размеру и доступности.

В качестве примера давайте посмотрим на индуктор, который можно использовать в источнике питания 1000 А по сравнению с источником питания 5 А.

Цена: катушка индуктивности на 5 А стоит 0,17 доллара на digikey, катушка индуктивности на 200 А стоит 400 долларов.

Размер: индуктор на 5 А имеет размеры 5 мм х 5 мм, а индуктор на 200 А — 190 мм х 190 мм.

Доступность: Digikey имеет в наличии более 5000 различных катушек индуктивности, рассчитанных на 5А. У него даже не было ничего, рассчитанного на более чем 200А. В наличии только 7, которые могут делать более 100А.

Теперь повторите этот эксперимент для всех компонентов, находящихся в обычном настенном адаптере , и вы быстро получите ответ на свой вопрос.

Подводя итог: если бы у вас было два устройства, которым требуется 5 А и 6 А соответственно, вы бы предпочли купить что-то, что стоит в диапазоне тысяч долларов и больше, чем ваша ванна, чтобы вы могли использовать его на обоих, или вы бы предпочли купить два адаптера размером с ладонь. за 30 долларов?

На самом деле причин несколько, включая все, что вы упомянули:

Существует только так много тока

В США средняя розетка представляет собой цепь 120 В, 15 А. Это означает, что он может обеспечить не более 1800 Вт (P = V * I) (то есть мощность равна напряжению, умноженному на ток). Для цепи 12 В это означает, что доступно только 150 А (1800 Вт / 5 В = 150 А). Чтобы получить схему 12 В, 1000 А, вам потребуется как минимум 100 А, подаваемых на розетку - намного больше, чем она может обеспечить. Очевидно, что цепь на 5 А или 10 А вполне соответствовала бы мощности стандартной розетки.

Передача энергии неэффективна

Даже если бы питание было доступно, каждый отдельный компонент, включая провод, имеет некоторое сопротивление. Чем больше сопротивление, тем ниже КПД схемы. Это означает, что если вы хотите использовать определенное количество энергии (скажем, для зарядки сотового телефона), вы должны потреблять больше энергии, чем вам на самом деле нужно. Если схема имеет КПД 80%, что на самом деле неплохо, то для обеспечения 1000 А ей потребуется 1250 А (1000/0,80 = 1250). Даже при КПД 95% ему потребуется дополнительно 53 А. Хуже того, номинальная эффективность применяется только тогда, когда устройство потребляет мощность, близкую к максимальной. Если ваш адаптер может обеспечить 1000 А, но вы используете только 5 А, КПД при этой мощности может быть менее 1%, а это означает, что ваше устройство использует 5 А, но сам адаптер использует 10 А внутри только для продолжения работы.

Отработанная энергия – это тепло

Потери энергии в этой цепи будут почти полностью потеряны в виде тепла. Это означает, что для нашего зарядного устройства с эффективностью 80%, если оно заряжается полным током, потерянный ток (250 А) будет нагревать воздух (и компоненты) вокруг него. Это примерно как конфорка на электроплите на полной мощности - много тепла. Сегодняшние пластиковые адаптеры не продержатся и минуты!

Размер имеет значение

Эта ссылка (прокрутите вниз до таблицы) показывает, что провод 12-го калибра (обычная проводка в домах) может передавать около 41 А (используя столбец «Максимальный ток для проводки шасси»). Провод 12 AWG имеет диаметр около 2 мм. 6 AGW может передавать более 100 А, но имеет толщину более 4 мм. Самый толстый провод в таблице, OOOO, имеет толщину почти полдюйма (11,7 мм), но по-прежнему может выдерживать только 380 А. Для 1000А вам понадобится провод намного толще - как вы понимаете, он не очень хорошо будет цепляться к телефону!

Меньше - больше

Часто устройства и их адаптеры подбираются специально. Адаптер был «настроен» для работы с определенным диапазоном тока, и использование его при гораздо более низком токе, чем тот, для которого он был разработан, может сделать его намного менее эффективным или даже повредить адаптер с течением времени.

ток опасен

Хотя источник сильного тока не обязательно означает, что через линию будет проходить каждый ампер, бывают случаи, когда даже возможность подачи больших токов может быть очень опасной. В большинстве адаптеров напряжения, сильноточных или нет, используется индуктор той или иной формы — это помогает уменьшить «удары» при преобразовании переменного тока в постоянный. Один из способов думать о катушках индуктивности состоит в том, что они добавляют «инерцию» к току, что делает быстрые изменения очень трудными. Адаптер может совершенно безопасно работать при высоком токе при правильном использовании, но если вилку внезапно выдернуть из устройства, ток в 1000 А будет продолжать «проталкиваться» через разъем индуктором, вызывая опасные (хотя и кратковременные) -жил) сильноточные, высоковольтные искрения.

Даже без индуктивности, если адаптер закоротить водой, металлом или другим веществом с низким сопротивлением, результирующий ток будет достаточно мощным, чтобы мгновенно сварить, вскипятить или сжечь все, к чему он прикоснется. Облизывание конца этого провода вполне может убить вас. Обеспечить безопасность сильноточной цепи намного сложнее, чем слаботочной цепи, и, следовательно, намного дороже.

Адаптер на 12 В, который может выдавать 1000 А, должен быть подключен как минимум к источнику питания 120 В 100 А или 240 В 50 А, в любом случае это намного больше, чем может обеспечить ваша розетка.

Все это. Самый простой пример: кабель должен выдерживать 5000 ампер. Это будет массивный кабель. Я не имею в виду толщиной с руку или ногу, это еще хуже.

Как и все остальное, большая мощность больше, дороже и компоненты дороже в сборке. Еще одним элементом 12 В является количество пульсаций (переменная составляющая) источника постоянного тока. Так что, как и во всем остальном, существует ряд элементов, которые усложняют выбор источника питания.

ответ очень прост только внутренний резистор адаптера я даю вам пример 1-разомкнутая цепь (нет тока) только напряжение вашего адаптера

2-случай 5 А: теоретически вы получаете 5 А, если у вас есть нагрузка 2,4 Ом. I = V / RI = 12/2,4 = 5 А. В моем моделировании я получил 4,998, что близко к 5 А, но нагрузкой является внутренний резистор, равный 2,4. ом

3-1000A теоретически вы получаете 5A, если у вас есть нагрузка 0,012 Ом I = V / RI = 12/0,012 = 1000A, которая является внутренним резистором для такого внутреннего резистора, у вас должен быть реактор, а не адаптер :)

**

независимо от полярности адаптера, соотношение будет одинаковым l I l = lvl / R, например, если у нас есть трансформатор ((большинство адаптеров имеют трансформатор внутри)) чем, конечно, у нас есть переменный ток, то есть полярность будет изменена, но внутреннее сопротивление будет таким же (без изменений), и это будет влиять на ток, если вы хотите сделать небольшое внутреннее сопротивление, вы должны иметь большой трансформатор с большим диаметром на его катушке, чтобы сделать как можно меньшее сопротивление, поэтому чем больше трансформатор (адаптер), тем более низкое сопротивление и эффективный адаптер

Я говорю о внутреннем сопротивлении, если это адаптер постоянного тока (батарея электрохимического элемента), но если это адаптер переменного тока (трансформатор или генератор), это будет полное сопротивление.