Bộ chuyển đổi AC: Công suất đầu vào so với Công suất đầu ra

Khi tôi nhìn vào, giả sử một bộ chuyển đổi AC của iPad, xếp hạng đầu vào / đầu ra trên trạng thái bộ sạc:

Input: 100-240V 0.45A (AC)
Output: 5.1V 2.1A (DC)

Tôi biết rằng xếp hạng đầu vào và đầu ra là tối đa. Điện áp xoay chiều ở nước tôi là 230V. Thông qua một phép tính đơn giản, tôi có thể suy ra những điều sau đây (sửa tôi nếu tôi sai):

Input power: 103.5W
Output Power: 10.71W

Bây giờ, câu hỏi của tôi là: sức mạnh thực sự được rút ra từ ổ cắm trên tường là gì? Là 103,5W hay 10,71W? Nếu là 103,5W thì tôi cho rằng bộ chuyển đổi iPad có hiệu quả 10%?

Chắc chắn bộ sạc bạn có là một bộ điều chỉnh chuyển đổi. Tôi nói điều này bởi vì đó là những gì tất cả các bộ sạc hiện đại xuất hiện và phạm vi điện áp đầu vào đủ rộng để làm cho giả định này hợp lệ. Đây không phải là bộ sạc lớn - sản lượng khoảng 10 watt có nghĩa là nó nhỏ trong cuốn sách của tôi và nhiều khả năng nó sẽ dựa trên những điều sau đây: -

• Điện áp xoay chiều thô được chỉnh lưu thành DC (cực đại sẽ là khoảng 338V DC trên đầu vào 240 Vac và khoảng 140V DC trên đầu vào 100 Vac)
• Điều này được làm mịn bằng một tụ điện - có thể trong khu vực 220 uF (đánh giá ở 450V)
• Một mạch chuyển đổi sẽ chuyển đổi điện áp dc cao này thành 5,1 Vdc

Như một thử nghiệm suy nghĩ, nếu bạn kết nối đầu vào AC của bộ sạc với nguồn cung cấp DC 140V và đầu ra của bộ sạc với điện trở tải lấy 2.1 Adc (tải 10,71 watt) và giả sử hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong bộ sạc là 80%, bạn dự kiến ​​sẽ thấy khoảng 14 watt được lấy từ nguồn cung cấp DC đầu vào 140V. Điều này có nghĩa là một dòng điện khoảng 100mA.

Công suất đầu vào = 140 Vdc x 0,1 Adc = 14 watt

Công suất đầu ra = 5,1 Vdc x 2,1 Adc = 10,7 watt

Vì vậy, khi bạn kết nối nó với nguồn cung cấp AC 100V AC RMS, tại sao dòng điện 0,45 A có thể chảy? Để hiểu điều này, bạn phải nhận ra rằng dòng điện đầu vào AC của thiết bị này (được đo thông qua một ampe kế đo RMS) không đại diện cho công suất thực vào thiết bị. Không giống như các mạch điện một chiều (nơi sẽ là đại diện cho công suất thực), các mạch điện xoay chiều như thế này có thể tạo ra dòng điện rất phi tuyến tính (không phải hình sin) có giá trị RMS có thể khá cao so với dòng điện "hữu ích".

Điều này có nghĩa là bạn không thể đưa ra giả định rằng nguồn điện đầu vào vào thiết bị là Vac x Iac. Thiết bị này (nhiều khả năng) là một bộ chỉnh lưu cầu và tụ điện làm mịn và dòng điện được rút ra sẽ gần như tăng vọt vài mili giây cứ sau 10ms (cung cấp 50Hz). Điều này, không làm toán có thể có nghĩa là dòng RMS đầu vào gấp đôi dòng "hữu ích": -

Điều này sẽ đưa dòng điện đầu vào "hữu ích" và cần thiết của bạn từ 100 mA đến 200 mA - gần hơn một chút so với 450 mA đã nêu.

Ngoài ra, cần xem xét là dòng điện xâm nhập - xếp hạng 0,45A của nhà sản xuất có thể bao gồm một số biện pháp dòng điện xâm nhập vào con số này nhưng chúng tôi không thực sự biết.

Cũng cần nhớ rằng đánh giá sẽ hợp lệ nhất khi điện áp AC đầu vào ở mức 100 VAC chứ không phải khi điện áp cao hơn nhiều (theo tính toán của bạn).

Như những người khác đã giải thích, dòng điện đầu vào và đầu ra và dấu điện áp trên nguồn cung cấp có ít hoặc không liên quan gì đến hiệu quả. Nếu bạn muốn biết hiệu quả, tuy nhiên, có là thường là một đánh dấu có liên quan.

Nếu bạn nhìn kỹ vào bộ chuyển đổi iPad, bạn sẽ thấy một chữ số La Mã (của tôi nằm bên cạnh dấu CE và là 'V' hoặc tương đương 5 bằng chữ số Ả Rập). Đó là mã cho đánh giá hiệu quả của Energy Star Phiên bản 2.0 Cấp 5.

(ảnh được sửa đổi từ trang web của Apple )

Là nguồn cung cấp 10W (đánh giá trên nhãn), nó có hiệu quả tối thiểu được đảm bảo là $0.0626 \cdot ln(10) +0.662$ hoặc 80,6%, trong đó ln (10) là logarit tự nhiên của xếp hạng nhãn tính bằng watt.

Như bạn có thể mong đợi từ Apple, đó là một đánh giá hiệu quả rất tốt và vượt quá mức tối thiểu bắt buộc ở những nơi như California nơi áp đặt.

Trong khi giá trị đầu ra là đầu ra liên tục danh nghĩa thực tế, giá trị đầu vào là giá trị kết nối hoặc giá trị cầu chì , tức là bạn có thể gắn đồng thời 20 thiết bị này với ổ cắm trên tường được định mức ở mức 2000W hoặc, khi (đáng kể) hơn dòng chảy hiện tại trong trường hợp do lỗi điện trong thiết bị, cầu chì sẽ ngắt. Nó không có gì để làm với hiệu quả; điều này hiếm khi được ghi nhận hoặc thậm chí được thử nghiệm. Giá trị kết nối AC chỉ là một yêu cầu an toàn.