Netzteil: Eingangsleistung vs. Ausgangsleistung

Wenn ich mir ein iPad-Netzteil anschaue, heißt es in der Eingangs- / Ausgangsbewertung des Ladegeräts:

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

Ich weiß, dass die Eingangs- und Ausgangswerte maximal sind. Die Wechselspannung in meinem Land beträgt 230V. Durch eine einfache Berechnung kann ich Folgendes ableiten (korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege):

Input power: 103.5W
Output Power: 10.71W

Meine Frage lautet nun: Was ist die wahre Energie, die aus der Steckdose gezogen wird? Ist es 103,5 W oder 10,71 W? Wenn es 103,5 W ist, dann nehme ich an, dass der iPad-Adapter 10% effizient ist?

Zweifellos ist das Ladegerät, das Sie haben, ein Schaltregler. Ich sage das, weil alle modernen Ladegeräte so zu sein scheinen und der Eingangsspannungsbereich groß genug ist, um diese Annahme gültig zu machen. Es ist kein großes Ladegerät - ungefähr 10 Watt Leistung bedeuten, dass es in meinem Buch klein ist und höchstwahrscheinlich auf Folgendem basiert: -

• Die rohe Wechselspannung wird auf Gleichstrom gleichgerichtet (die Spitze beträgt etwa 338 V Gleichstrom am 240-VAC-Eingang und etwa 140 V Gleichstrom am 100-VAC-Eingang).
• Dies wird durch einen Kondensator geglättet - wahrscheinlich im Bereich von 220 uF (Nennspannung 450 V)
• Ein Schaltkreis wandelt diese hohe Gleichspannung in 5,1 VDC um

Als Gedankenexperiment haben Sie den Wechselstromeingang des Ladegeräts an eine 140-V-Gleichstromversorgung und den Ausgang des Ladegeräts an einen Lastwiderstand angeschlossen, der 2,1 Adc (10,71 Watt Last) benötigte und davon ausging, dass der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung im Ladegerät 80% betrug Ich würde erwarten, dass ungefähr 14 Watt aus der Eingangs-Gleichstromversorgung von 140 V entnommen werden. Dies bedeutet einen Strom von ca. 100mA.

Eingangsleistung = 140 VDC x 0,1 Adc = 14 Watt

Ausgangsleistung = 5,1 VDC x 2,1 Adc = 10,7 Watt

Wenn Sie es also an eine Wechselstromversorgung von 100 V AC RMS anschließen, warum kann dann ein Strom von 0,45 A fließen? Um dies zu verstehen, müssen Sie erkennen, dass der AC-Eingangsstrom dieses Geräts (gemessen über ein RMS-Messamperemeter) nicht repräsentativ für die tatsächliche Leistung des Geräts ist. Im Gegensatz zu Gleichstromkreisen (wo dies für die Wirkleistung repräsentativ wäre) können solche Wechselstromkreise sehr nichtlineare (nicht sinusförmige) Ströme ziehen, deren Effektivwert im Vergleich zum "Nutzstrom" recht hoch sein könnte.

Dies bedeutet, dass Sie nicht davon ausgehen können, dass die Eingangsleistung des Geräts Vac x Iac ist. Das Gerät verfügt (höchstwahrscheinlich) über einen Brückengleichrichter und einen Glättungskondensator, und der aufgenommene Strom entspricht fast einer Spitze von einigen Millisekunden alle 10 ms (50-Hz-Versorgung). Ohne Mathematik könnte dies bedeuten, dass der Eingangs-Effektivstrom doppelt so hoch ist wie der "nützliche" Strom: -

Dies würde Ihren "nützlichen" und benötigten Eingangsstrom von 100 mA bis 200 mA benötigen - etwas näher an den angegebenen 450 mA.

Zu berücksichtigen ist auch der Einschaltstrom - die Herstellerbewertung von 0,45 A kann ein gewisses Maß an Einschaltstrom in diese Zahl einbeziehen, aber wir wissen es nicht wirklich.

Denken Sie auch daran, dass die Bewertung am besten gültig ist, wenn die Eingangswechselspannung 100 VAC beträgt und nicht, wenn die Spannung viel höher ist (gemäß Ihrer Berechnung).

Wie andere erklärt haben, haben die Markierungen für Eingangs- und Ausgangsstrom und -spannung auf der Versorgung wenig oder gar nichts mit dem Wirkungsgrad zu tun. Wenn Sie jedoch die Effizienz wissen möchten, gibt es normalerweise eine relevante Kennzeichnung.

Wenn Sie sich den iPad-Adapter genau ansehen, sollten Sie eine römische Ziffer sehen (meine befindet sich neben der CE-Kennzeichnung und ist ein 'V' oder eine äquivalente 5 in arabischen Ziffern). Dies ist ein Code für die Effizienzbewertung der Energy Star Version 2.0 Level 5.

(Foto von der Apple-Webseite geändert )

Als 10-W-Versorgung (Nennleistung auf dem Etikett) hat es einen garantierten Mindestwirkungsgrad von $0.0626 \cdot ln(10) +0.662$ oder 80,6%, wobei ln (10) der natürliche Logarithmus der Etikettenbewertung in Watt ist.

Wie Sie es von Apple erwarten können, ist dies eine sehr gute Effizienzbewertung und überschreitet das vorgeschriebene Minimum an Orten wie Kalifornien, wo eine auferlegt wird.

Während der Ausgangswert der tatsächliche Nenn-Dauerausgang ist, ist der Eingangswert der Anschlusswert oder der Sicherungswert , dh Sie können 20 dieser Geräte gleichzeitig an eine Wandsteckdose mit einer Nennleistung von 2000 W anschließen oder wenn (erheblich) mehr als dieser Strom fließt Zum Beispiel aufgrund eines elektrischen Fehlers im Gerät löst die Sicherung aus. Es hat nichts mit Effizienz zu tun; Dies wird selten bemerkt oder sogar getestet. Der AC-Verbindungswert ist nur eine Sicherheitsanforderung.