Thiết bị AC và DC

Tại sao các thiết bị gia dụng như đèn, TV và quạt sử dụng nguồn điện AC trực tiếp từ nguồn cung cấp, nhưng điện thoại và máy tính xách tay sử dụng bộ chuyển đổi để chuyển đổi AC sang DC?

Điều này chủ yếu là do điện áp đường dây "cao" so với những gì điện tử thông thường cần, và những gì an toàn.

Các thiết bị sử dụng năng lượng đáng kể, như đèn và quạt, được chế tạo để chạy trực tiếp khỏi điện áp đường dây điện. Chi phí bảo vệ người dùng khỏi điện áp cao hơn được bù đắp bằng cách sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và không phải chuyển đổi nó.

Các thiết bị có thiết bị điện tử trong đó cần điện áp thấp để chạy các thiết bị điện tử. Điều này có nghĩa là một nguồn cung cấp thêm , chuyển đổi điện áp cao thành điện áp thấp cần thiết cho thiết bị điện tử. Nó cũng chuyển đổi thành DC, vì các thiết bị điện tử cần DC để hoạt động.

Cho rằng có bộ chuyển đổi giữa điện áp đường dây và phần bên trong thực tế của thiết bị, các nhà sản xuất có một sự lựa chọn về nơi đặt nó. Trong một số trường hợp, nên đặt bộ chuyển đổi này bên ngoài thiết bị. Điều đó làm giảm nhu cầu bảo vệ người dùng khỏi điện áp cao tại thiết bị. Tôi đi vào chi tiết hơn ở đây .

Một số thiết bị điện tử đủ lớn để có thể cung cấp nguồn điện bên trong. Ví dụ TV của bạn là trong thể loại này. Nó vẫn là một thiết bị điện tử chạy bên trong điện áp thấp DC, nhưng nó đủ lớn để cung cấp điện bên trong.

Bạn phải bắt đầu từ "tại sao điện áp của mạng điện là 110 VAC / 220AC". Vì vậy, nó là AC bởi vì cách này dễ dàng chuyển đổi điện áp bằng máy biến áp hoặc để di chuyển động cơ (AC). Cả hai lý do đã ở đó rất lâu trước khi thiết bị điện tử xuất hiện.

Đối với các thiết bị điện tử, như TV, máy tính xách tay, bất cứ điều gì, bạn sẽ luôn cần DC và thấp hơn đáng kể so với 160V / 315V (AC chỉnh lưu). Điều này là do cách thức bán dẫn hoạt động - không giống như ống chân không (mà tôi không biết, tôi không quá già).

Vậy tại sao đôi khi chúng ta có nguồn điện bên trong một thiết bị và đôi khi ở bên ngoài? Đó là vì những cân nhắc về ứng dụng. Máy tính xách tay - bạn không muốn có nguồn điện bên trong khi bạn đang di chuyển. Vì vậy, bạn sử dụng một cái gì đó bên ngoài, mà bạn có thể để ở nhà.

Đối với TV thì không vấn đề gì, vì vậy thông thường tốt hơn là khách hàng nên có nó bên trong. Mặc dù đôi khi đối với các thiết bị cực kỳ mỏng, nguồn điện vẫn sẽ ở bên ngoài.

Tôi có cảm giác rằng mặc dù hầu hết các giải thích được đưa ra ở đây hầu hết đều đúng, nhưng họ không thực sự trả lời những gì OP yêu cầu. Điều đó thật buồn cười, vì tôi nghĩ lời giải thích chỉ nên dài vài câu.

Lý do chính AC ra khỏi ổ cắm của bạn, là vì nó rất không hiệu quả để vận chuyển DC trên một khoảng cách dài (và đặc biệt là DC điện áp thấp). (Bên cạnh đó: điện cũng là AC khi được tạo ra, đối với hầu hết các nguồn ít nhất.) Khi đến nhà bạn, nó luôn được chuyển đổi thành DC trước khi sử dụng, vì hầu hết tất cả các thiết bị hiện đại đều cần DC. Những loại cần một số loại AC sẽ tự tạo và không sử dụng AC được cung cấp từ ổ cắm.

Chỉ có một vài ngoại lệ. (Tôi có thể nghĩ chỉ có 3 thời điểm này, nhưng có lẽ còn nhiều hơn nữa):

• động cơ: hầu hết các elektromotors (lớn) chạy trên AC, vì vậy họ có thể sử dụng nó ngay lập tức từ ổ cắm.

• đèn sợi đốt: chúng cần nhiệt để làm cho đèn phát sáng. Việc nhiệt phát ra từ AC hay DC không thành vấn đề, vì vậy không có lý do gì để chuyển đổi nó.

• yếu tố làm nóng: tương tự như đối với đèn sợi đốt

TV của bạn không phải là một trong những trường hợp ngoại lệ, bởi vì nó chuyển đổi thành DC bên trong, giống như máy tính xách tay của bạn làm với một bộ chuyển đổi bên ngoài.

Một lý do khác để có bộ chuyển đổi AC sang DC riêng là An toàn . Các thiết bị như máy tính xách tay và điện thoại di động thường được xử lý bởi người dùng có tiếp xúc gần với da. Một lỗi nhỏ với bộ chuyển đổi AC sang DC bên trong có thể rất nguy hiểm.

Giải pháp đơn giản nhất là xử lý điện áp đường dây bên ngoài và cách xa thiết bị với cách ly thích hợp trong bộ chuyển đổi. Thiết bị chỉ nhìn thấy điện áp thấp DC.

Nhà được cung cấp AC vì máy biến áp cực thông thường và anh em họ lớn hơn của họ yêu cầu AC, và hầu hết các thiết bị điện gia đình đầu tiên không quan tâm liệu họ có AC hay DC. Và vì một số lý do khác, việc xử lý AC trong quy trình phân phối dễ dàng hơn.

Khá nhiều thiết bị xử lý âm thanh hoặc video (bao gồm cả radio và TV loại ống cũ) sử dụng DC bên trong cho hầu hết các hoạt động của chúng. Nhưng chuyển đổi từ AC sang DC ở quy mô nhỏ không phải là đặc biệt khó khăn.

Một phần lý do là lịch sử. Chuyển đổi điện áp được sử dụng để liên quan đến phần cứng lớn hơn và đắt tiền hơn nhiều so với hiện nay và nhiều thiết bị điện được sử dụng để yêu cầu điện áp cao hơn so với hiện nay. Đèn LED trắng, là thiết kế đèn điện đa năng đầu tiên không cần điện áp cao (vì hiệu quả hoặc để làm cho nó hoạt động), chỉ xuất hiện trên thị trường vào khoảng năm 2010. "Mụn cóc tường" tuyến tính vẫn còn phổ biến vào năm 2000, và TV ống tia âm cực cũng vậy. Radio và TV sử dụng ống chân không bên trong (có lẽ bên cạnh bóng bán dẫn) vẫn còn phổ biến vào đầu những năm 1980.

Do đó, việc sử dụng điện cũ hơn, như đèn và các thiết bị gia dụng, có xu hướng được thiết kế để chạy trực tiếp trên điện áp đường dây, vì cả điện áp đường dây đều hữu ích hơn cho họ và vì nó rẻ hơn khi làm như vậy.

Bất kỳ thiết bị gia dụng nào bạn mua ngày hôm nay, vẫn chạy trực tiếp trên điện áp đường dây, có thể có động cơ công suất cao hoặc lò sưởi bên trong; đó là những ứng dụng sử dụng điện áp đường dây trực tiếp hiệu quả hơn. Bóng đèn LED là một trường hợp đặc biệt: sẽ có ý nghĩa nhất định khi cung cấp cho chúng 12 VDC hoặc hơn, nhưng vì các nhà đã có tất cả các phần cứng dây và đèn được thiết lập để chiếu sáng điện áp, thay vào đó chúng có bộ chuyển đổi điện nhúng.

(Câu hỏi dành cho bộ sưu tập đậu phộng: Những điện áp nào được sử dụng bên trong bên trong thiết bị âm thanh cấp tiêu dùng thế hệ hiện tại? Chúng cũng có xu hướng sử dụng đầu vào nguồn điện áp, nhưng đó có thể là "chúng ta có thể lắp bộ chuyển đổi bên trong vỏ "kịch bản được đề cập trong các câu trả lời khác. Tôi không biết cách này hay cách khác.)

Về cơ bản, đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt có thể tắt AC trực tiếp vì chúng đơn giản về điện (chúng thực sự có thể tắt AC hoặc DC mà không cần sửa đổi nhiều) và chúng được thiết kế để cho phép điện áp cao. Bạn có thể quay video chuyển động chậm về chúng và bạn sẽ thấy rằng chúng thực sự bật và tắt khi dao động hiện tại.

Các động cơ giống như trong quạt của bạn cũng có thể chạy AC vì không khó để thiết kế một động cơ có thể hoạt động theo cách này.

Đèn LED và TV thực sự chuyển đổi sang DC bên trong, sử dụng mạch tương tự như cục gạch nguồn cho máy tính xách tay của bạn. Những lý do chính khiến thiết bị điện tử cầm tay của bạn có bộ chuyển đổi AC-DC riêng biệt là nhiệt không thoải mái trong thứ bạn đang cầm và tính di động, không phải là vấn đề với TV và đèn LED.

Về lý do tại sao các nhà thiết kế chọn sử dụng DC thay vì AC, có nhiều lý do. Đối với các ứng dụng như điện thoại và máy tính xách tay của bạn cần hết pin; họ cần thêm một biến tần để chuyển đổi từ DC sang AC để thêm nhiệt và trọng lượng cho sản phẩm được cho là di động. Ngoài ra, về cơ bản, tất cả các mạch kỹ thuật số đều chạy DC và sẽ cực kỳ tốn kém nếu không thể thiết kế điện thoại hoặc TV từ đầu chỉ sử dụng nguồn điện xoay chiều. Như với tất cả các câu hỏi về thiết kế, một động lực chính là chi phí: thiết kế động cơ của tôi chấp nhận AC hoặc đặt máy biến áp để chuyển đổi từ AC sang DC rẻ hơn?

Lý do chính là nhiệt. Các thiết bị / thiết bị nhỏ có thời gian tản nhiệt khó hơn từ chuyển đổi AC sang DC. Bằng cách đặt bộ chuyển đổi AC / DC bên ngoài khung, các thiết bị / thiết bị nhỏ sẽ di chuyển nguồn nhiệt ra khỏi các bộ phận khác và giảm chi phí bằng cách không phải xử lý bên trong khung.