Токи при преобразовании напряжения вниз

Итак, у меня есть то, что можно было бы считать глупым вопросом, который я, вероятно, должен был узнать, когда начал работать с электроникой давным-давно, но я только сейчас подумал об этом, и до сих пор мне не нужно было его задавать.

Вчера я заметил на адаптере переменного/постоянного тока, что входные номиналы составляли 1,5 А при 120 В, а выходные — 6 А при 12 В.

Так что, если бы я перешел на 5 В, смог бы я выжать еще больше силы тока? Есть ли математическая формула?

Я просто никогда не задумывался об этом раньше и не объяснял

Ответы (2)

Это зависит от того, как выполняется преобразование, и в целом есть два варианта:

  • линейные преобразователи имеют примерно одинаковые входной и выходной токи,
  • переключающие преобразователи (и трансформаторы) действуют как коробки передач, обеспечивая различное отношение напряжения к току (которое похоже на соотношение крутящий момент/скорость), но все еще ограничивается сохранением энергии .

Линейный преобразователь понижает напряжение на полупроводнике (каком-то транзисторе), поэтому этот транзистор будет рассеивать много тепла. Если у вас есть линейный стабилизатор на 5 В, питаемый от вашего источника 12 В 6 А, то он также способен выдавать только 6 А на выходе, и регулятор будет рассеивать

п "=" ( В я н − В о ты т ) * я о ты т "=" ( 12 − 5 ) * 6 "=" 42 Вт
и этот процесс имеет эффективность
н "=" п о ты т / п я н "=" ( 5 * 6 ) / ( 12 * 6 ) "=" 41,7 %

Для небольших падений напряжения, таких как 1-3 В, это разумный подход. Однако для более крупных капель вы можете видеть, что это становится очень неэффективным, потому что эффективность - это отношение напряжений. Скажем, вы преобразовали 120 В в 12 В линейно, это было бы на 10% эффективнее; источник питания будет рассеивать в 9 раз больше, чем нагрузка!

С импульсным преобразователем сохранение энергии означает, что

( п о ты т "=" В о ты т * я о ты т ) ≤ ( п я н "=" В я н * я я н )

Ваш блок питания 12 В 6 А имеет крайне низкую эффективность:

н "=" ( 6 * 12 ) / ( 1,5 * 120 ) "=" 40 %
что наводит меня на мысль, что номинал 1,5 А предназначен для пускового тока, а не для работы в установившемся режиме, или что источник питания имеет очень низкий коэффициент мощности. Вероятно, это схема трансформатор + выпрямитель + конденсатор вместо импульсного источника питания.

В любом случае, скажем, у вас есть импульсный преобразователь постоянного тока с КПД 80%, что вполне разумно. Если вы питаете его от источника 12 В 6 А и хотите получить от него 5 В, то:

п о ты т "=" В о ты т * я о ты т "=" н * п я н
п о ты т ≤ 0,8 * 12 * 6
я о ты т "=" п о ты т / В о ты т ≤ 11.52 А

Так что да, вы можете получить больше тока, преобразовав его в более низкое напряжение, если вы используете правильный тип преобразования.

Изменить: если вы склонны к механике, подумайте об эквивалентности напряжения = крутящего момента и тока = скорости.

п о ш е р "=" в о л т а г е * с ты р р е н т "=" т о р д ты е * с п е е д
Эффективный процесс преобразования напряжения похож на коробку передач, поскольку он позволяет вам иметь более высокий крутящий момент при более низкой скорости или наоборот.

Редактировать 2: линейное преобразование похоже на торможение. Он уменьшает доступный выходной крутящий момент (напряжение) за счет рассеивания пучка мощности в виде тепла и не изменяет скорость (ток) работы.

Это фантастика! Спасибо! Теперь скажем, я хочу сделать преобразование переменного тока в постоянный. Есть ли схема и уравнение, чтобы помочь узнать, сколько энергии я могу получить. Или, я думаю, эквивалент того, что вы разместили здесь. Спасибо!
Преобразование из переменного тока добавляет две проблемы: необходимость эффективного выпрямления (погуглите PFC или коррекцию коэффициента мощности, это, по сути, дополнительный небольшой преобразователь постоянного тока для сглаживания тока питания) и потребность в безопасной изоляции. На данный момент я бы не советовал создавать импульсный преобразователь переменного тока в постоянный, просто купите готовый преобразователь, который соответствует вашим требованиям.

Если у вас был этот адаптер на 12 В при 6 А, его можно преобразовать в 5 В.

Если бы использовался линейный стабилизатор, ток был бы не более 6А и выходное напряжение 5В. Преобразование снижает 7 В до 6 А тепла в линейном регуляторе, поэтому 42 Вт нагревают некоторые компоненты регулятора.

Если вы используете соответствующим образом спроектированный импульсный стабилизатор для понижения напряжения 12 В до 5 В, процесс становится больше похожим на преобразование чистой энергии за вычетом потерь из-за эффективности коммутатора. Таким образом, формула становится:

((VoltsIn * AmpsIn) * Эффективность) / VoltsOut = AmpsOut

Помните, что это происходит при использовании переключателя соответствующей конструкции с номинальным током, применимым к данному примеру. Таким образом, если предположить, что коммутатор был эффективен на 80%, максимальный ток, который вы могли бы получить, теоретически будет:

(12 * 6 * 0,8)/5 = 11,52 А

В этом примере эффективность 80% теряется в виде тепла в компонентах регулятора. Это будет 14,4 Вт тепла. Значительно меньше, чем в примере с линейным регулятором, но с этим все равно придется иметь дело.

Надеюсь, это поможет прояснить тему.

Кстати.... Как правило, всегда лучше начинать с адаптера переменного тока в постоянный, который выдает нужное вам целевое напряжение, чем выполнять двухступенчатое преобразование. Правильно спроектированный адаптер с доступными сегодня компонентами может обеспечить эффективность, близкую к 95%.

Блестящий. Спасибо. И я знаю об использовании Vin ближе к Vout, но мне нужны были более высокие напряжения и для других компонентов на плате, и это было лучшее решение, которое я мог найти для потребительского использования.
Теперь скажем, я хочу сделать преобразование переменного тока в постоянный. Есть ли схема и уравнение, чтобы помочь узнать, сколько энергии я могу получить. Или, я думаю, эквивалент того, что вы разместили здесь. Спасибо!
@DominicLuciano - Почти во всех случаях вам гораздо лучше приобрести готовый блок питания для преобразования переменного тока в постоянный. Единственная причина, по которой вы этого не сделаете, заключается в том, что вы хотите попытаться конкурировать на уже переполненном рынке.
Нет, я понимаю. Это просто потому, что я хотел бы знать эквивалентное уравнение для преобразования переменного тока в постоянный.
Токи при преобразовании напряжения вниз
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v