Расчет силы тока после форсирования в цепи постоянного тока

Для простоты я пытаюсь выяснить, что происходит с силой тока при повышении напряжения в цепи постоянного тока.

Например, давайте предположим, что источником питания является батарея 26650, способная выдавать 65 А при пиковом напряжении 3,7 В с рабочей скоростью около 40 А, и она питает лампу постоянного тока 12 В мощностью 100 Вт, 2,5 А. Если бы мы попытались использовать усилитель от 3,7 В до 12 В постоянного тока с эффективностью ~ 90%, как это повлияло бы на силу тока?

Если 3,7 В -> 12 В и 2,5 А -> X, какова сила тока на стороне аккумулятора, X?

Спасибо

РЕДАКТИРОВАТЬ: Давайте предположим, что источником питания является батарея 26650, которая может выдавать 65 А при пиковом напряжении 3,7 В с рабочей скоростью около 40 А, и питает лампу постоянного тока 12 В мощностью 100 Вт, 2,5 А. Будет ли потребление батареи ~9А? или я неправильно сортирую это... – Traptmark только что отредактировал

Выходная мощность равна 90% входной мощности, поэтому начните оттуда (вы не указываете максимальный ток источника питания 3-5 В). Получив теоретическую выходную мощность, разделите ее на выходное напряжение, чтобы получить доступный выходной ток.
Если у вас есть идеальный преобразователь, какой ток он будет потреблять от источника питания 3 В?
Вы не можете получить какую-либо мощность, и с идеальным импульсным источником питания вы также не потеряете ее, поэтому приравняйте мощность, volts.amps . Когда вы добавляете к нему правдоподобную цифру эффективности, например, 90%, тогда 10% вашей входной мощности нагревают электронику вашего источника питания, и только 90% уходит на вашу нагрузку.
Предположим, что источником питания является батарея 26650, способная выдавать 65 А при пиковом напряжении 3,7 В с рабочей скоростью около 40 А, и она питает лампу постоянного тока 12 В мощностью 100 Вт, 2,5 А. Будет ли потребление батареи ~9А? или я неправильно сортирую...

Ответы (1)

Вы не можете победить основную физику. Вы не можете сделать энергию из ничего. В устойчивом состоянии мощность (энергия за раз) из преобразователя не может быть больше, чем мощность, которую вы вкладываете.

Мощность в этом контексте представляет собой ток, умноженный на напряжение. В общепринятых единицах измерения Ватт = Вольт x Ампер. Если вы поместите 40 А при 3,7 В в преобразователь, он получит (40 А) (3,7 В) = 148 Вт. Если бы он был на 100% эффективнее, это то, что он выдал бы. Если он выдает 12 В, то ток будет (148 Вт)/(12 В) = 12,3 А.

Конечно, ни один такой преобразователь не эффективен на 100%. Фактическая эффективность говорит вам, какую часть входной мощности (которая равна выходной мощности при 100% эффективности) он фактически выдает. Допустим, этот преобразователь имеет КПД 80%. Это означает, что он выдает (148 Вт)(80%) = 118,4 Вт, а при 12 В это будет 9,9 А.

Вы также можете выполнить этот расчет в обратном порядке. Допустим, преобразователь выдает 100 Вт. При эффективности 100% это будет 27 А при 3,7 В. При эффективности 80% это будет (27 А)/80% = 33,8 А при 3,7 В. Надеюсь, вы понимаете. как рассчитать любую комбинацию.

Физика также говорит, что вы не можете просто так исчезнуть энергию, так же как вы не можете заставить ее появиться из ничего. Так что оставшиеся (148 Вт)-(118,4 Вт) = 29,6 Вт должны куда-то деваться. В случае с преобразователем энергии, подобным этому, он уходит в тепло. Преобразователь мощности с КПД 80% берет 80% входной мощности и передает ее на выход, а на оставшиеся 20% входной мощности нагревается.

В этом примере эти 20% составляют почти 30 Вт. Этого достаточно, вы должны тщательно подумать о том, как избавиться от тепла, чтобы электроника не сгорела. Несколько торчащих наружу транзисторов ТО-220 даже в принудительном обдуве не собираются так рассеиваться, не поджарившись. Это требует некоторого внимания к дизайну.

Это также указывает на основной фактор повышения эффективности. Часто речь идет не о трате дополнительной энергии, а о том, что не нужно избавляться от потраченной впустую энергии в виде тепла. Избавиться от тепла дорого. Это означает больший корпус, принудительное воздушное охлаждение, большой радиатор или что-то похуже. Эти вещи стоят реальных денег, обычно больше, чем дополнительная электроника, чтобы быть более эффективной и в первую очередь выделять меньше тепла.

Обновленный пример

На выходе нужно 30 Вт, КПД преобразователя 90%. Из приведенного выше вы должны увидеть, что преобразователю требуется 33,3 Вт, и что он будет рассеивать 3,3 Вт в виде тепла. Если входное напряжение составляет 3,7 В, то он будет потреблять 9 А. Опять же, вы должны быть в состоянии самостоятельно вывести это значение для любого набора значений из приведенного выше описания.

Поймал себя почему-то на цифре 100Вт, когда реально должно быть 30Вт от лампы 12В. Я понимаю идею о том, что мощность не может исходить ни от чего и обычно рассеивается при выделении тепла, но не будет ли ваш пример исходить из предположения, что устройство на 12 В потребляет все ~ 148 Вт от батареи? Если устройство на 12 В использует 2,5 А при 12 В, его мощность составляет 35 Вт. Означает ли это, что преобразователь будет использовать только 38,5 Вт от батареи при КПД 90%? Если это так, то не будет ли потеря 3,5 Вт против 30 Вт при полном использовании? – Traptmark 12 минут назад