DC-Adapter: Warum so wenige Ampere?

9

Wenn ich ein Gerät habe, das 5 Ampere bei 12 Volt verbraucht, kann ich jeden 12-Volt-Gleichstromadapter verwenden, der mindestens 5 Ampere liefern kann.

Warum können nicht alle DC-Adapter eine Menge Ampere liefern? Wenn alle Gleichstromadapter zB 1000 Ampere liefern würden, müssten wir uns nur um den Spannungswert kümmern.

Machen zu viele Verstärker DC-Adapter sperrig, ineffizient oder teuer?

dc adapter amperage

— Reich
quelle

13

Es gibt kein kostenloses Mittagessen.

— Whatsisname

18

Warum kostet ein 500-PS-Motor mehr und wiegt mehr als ein 50-PS-Motor?

— Olin Lathrop

1

Vielen Dank für Ihre Antworten! Ich würde euch alle positiv bewerten, wenn ich den Ruf hätte ... Ich habe mich auch gefragt, ob es eine Sicherheitssache ist? den Strom zu begrenzen, wenn es einen Kurzschluss oder etwas gab. Aber ich denke nicht, dass das richtig ist ...?

— Rich

1

@Rich, Sicherheit kommt definitiv ins Spiel. Wenn Sie jemals einen Lichtbogen bei 12V1000A gezeichnet haben (es ist einfach, einen Lichtbogen bei 12V zu zeichnen), kann dieser Lichtbogen möglicherweise viel größer sein als ein Schweißlichtbogen - nicht so sehr eine direkte Lebensgefahr, aber sicherlich eine Brandgefahr. Selbst wenn nichts anderes, würde es Ihre Kabel zu einer Pfütze aus geschmolzenem Metall schmelzen.

— TDHofstetter

5

Aber ich genieße es, mein 21 kg schweres Netzteil herumzuschleppen, um mein Telefon aufzuladen!

— JYelton

30

Die Komponenten, aus denen Gleichstromadapter bestehen (Induktivitäten, Transistoren, Kondensatoren, Dioden usw.), sind alle für eine bestimmte Strom- und / oder Verlustleistung ausgelegt. Komponenten, die 1000A verarbeiten können, im Vergleich zu Komponenten, die 5A verarbeiten können, unterscheiden sich in Bezug auf Kosten, Größe und Verfügbarkeit um Größenordnungen.

Schauen wir uns als Beispiel einen Induktor an, der in einer 1000A-Versorgung im Vergleich zu einer 5A-Versorgung verwendet werden kann.

Preis: Ein Induktor, der 5A kann, kostet bei Digikey 0,17 USD, ein Induktor, der 200A kann, kostet 400 USD.

Größe: Der 5A-Induktor ist 5 mm x 5 mm groß und der 200A-Induktor ist 190 mm x 190 mm groß.

Verfügbarkeit: Digikey führt weit über 5.000 verschiedene Induktoren, die 5A verarbeiten können. Es hatte nicht einmal etwas für mehr als 200A bewertet. Es gibt nur 7, die mehr als 100 A leisten können.

Wiederholen Sie dieses Experiment nun für alle Komponenten eines gemeinsamen Wandadapters, und Sie erhalten schnell die Antwort auf Ihre Frage.

Zusammenfassend: Wenn Sie zwei Geräte hätten, die 5A bzw. 6A benötigen, würden Sie lieber etwas kaufen, das im Bereich von Tausenden von Dollar kostet und größer als Ihre Badewanne ist, damit Sie es für beide verwenden können, oder Sie würden lieber zwei handflächengroße Adapter kaufen für 30 Dollar?

— ACD
quelle

Ein 5kVA Transformator ist im Bereich von 500-1000 $

— Vladimir Cravero

1

Der gemeinsame Wandadapter, mit dem Sie verbunden sind, scheint ein lineares Netzteil zu sein. Schaltnetzteile (im Grunde alle modernen Wandadapter) sind noch komplizierter.

— Ntoskrnl

1

@ntoskrnl, du hast recht! Ich habe den Link bearbeitet, um einen zu zeigen, der dies tut. Ich denke, es hat sich gelohnt, weil ich in meinem Beispiel einen Induktor verwendet habe und diesem der Induktor fehlte!

— ACD

1

@ACD Ich bin mir nicht sicher, ob Sie 2 handflächengroße Netzteile verwenden sollten, um 5A zu liefern. Das Drücken von 5A in einem Stromkreis mit einem Netzteil, das für weniger als die Hälfte davon ausgelegt ist, wird es sicherlich beschädigen (persönliche Erfahrung: P)

— Kurzgeschichte

2

@shortstheory Das habe ich nicht gemeint, aber es war verwirrend, also habe ich die Zusammenfassung klargestellt.

— ACD

11

Es gibt mehrere Gründe, einschließlich allem, was Sie erwähnt haben:

Es gibt nur so viel Strom

In den USA beträgt die durchschnittliche Steckdose eine 120-V-15-A-Schaltung. Das heißt, es kann höchstens 1800 W liefern (P = V * I) (dh Leistung entspricht Spannung mal Strom). Für einen 12-V-Stromkreis bedeutet dies, dass nur 150 A verfügbar sind (1800 W / 5 V = 150 A). Um einen 12-V-, 1000-A-Stromkreis zu erhalten, müssten mindestens 100 A an der Steckdose angeschlossen werden - weit mehr, als er liefern könnte. Offensichtlich würde eine 5A- oder 10A-Schaltung gut in die Leistungsfähigkeit einer Standardsteckdose passen.

Die Energieübertragung ist ineffizient

Selbst wenn die Energie verfügbar wäre, hat jede einzelne Komponente, einschließlich Draht, einen gewissen Widerstand. Je mehr Widerstand vorhanden ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Schaltung. Das heißt, wenn Sie eine bestimmte Menge Strom verbrauchen möchten (z. B. um ein Mobiltelefon aufzuladen), müssen Sie mehr Strom ziehen, als Sie tatsächlich benötigen. Wenn eine Schaltung einen Wirkungsgrad von 80% hat - was eigentlich ziemlich gut ist -, müsste sie zur Bereitstellung von 1000 A 1250 A ziehen (1000 / 0,80 = 1250). Selbst bei einem Wirkungsgrad von 95% müsste ein zusätzlicher 53A gezogen werden. Schlimmer noch, der Nennwirkungsgrad gilt nur, wenn das Gerät die Leistung nahe dem Maximum zieht. Wenn Ihr Adapter 1000 A liefern kann, Sie jedoch nur 5 A verwenden, kann der Wirkungsgrad bei dieser Leistung unter 1% liegen, was bedeutet, dass Ihr Gerät 5 A verwendet, der Adapter selbst jedoch intern 10 A verwendet, um weiter zu arbeiten.

Abwärme ist Wärme

Energieverschwendung in diesem Kreislauf würde fast vollständig als Wärme verloren gehen. Das bedeutet, dass bei unserem 80% effizienten Ladegerät, wenn es mit dem vollen Strom geladen wird, der verlorene Strom (250 A) die Luft (und die Komponenten) um ihn herum erwärmt. Das ist ungefähr das Gleiche wie ein Brenner auf einem Elektroherd bei voller Leistung - viel Wärme. Die heutigen Kunststoffadapter würden keine Minute halten!

Die Größe ist wichtig

Dieser Link (scrollen Sie nach unten zur Tabelle) zeigt, dass ein 12-Gauge-Kabel (die übliche Verkabelung in Privathaushalten) etwa 41 A übertragen kann (unter Verwendung der Spalte "Maximale Ampere für Gehäuseverkabelung"). 12 AWG Draht hat einen Durchmesser von ca. 2 mm. 6 AGW kann über 100 A übertragen, ist jedoch über 4 mm dick. Der dickste Draht auf der Karte, OOOO, ist fast einen halben Zoll dick (11,7 mm), kann aber immer noch nur 380A verarbeiten. Für 1000A würden Sie einen viel dickeren Draht benötigen - wie Sie sich vorstellen können, würde dieser nicht sehr gut an ein Telefon angeschlossen werden!

Weniger ist mehr

Oft werden Geräte und ihre Adapter absichtlich aufeinander abgestimmt. Der Adapter wurde "abgestimmt", um mit einem bestimmten Strombereich zu arbeiten. Wenn Sie ihn mit einem viel niedrigeren Strom als dem verwenden, für den er entwickelt wurde, kann er weniger effizient sein oder den Adapter im Laufe der Zeit sogar beschädigen.

Strom ist gefährlich

Während eine Hochstromquelle nicht unbedingt bedeuten würde, dass jeder Verstärker durch die Leitung fließen würde, gibt es Fälle, in denen sogar die Möglichkeit, hohe Ströme bereitzustellen, sehr gefährlich sein könnte. Die meisten Spannungsadapter, ob Hochstrom oder nicht, verwenden eine Art Induktor - dies hilft, die "Unebenheiten" bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom zu reduzieren. Eine Möglichkeit, sich Induktoren vorzustellen, besteht darin, dass sie dem Strom "Trägheit" hinzufügen, was schnelle Änderungen sehr schwierig macht. Der Adapter kann bei korrekter Verwendung bei hohem Strom einwandfrei arbeiten. Wenn der Stecker jedoch plötzlich aus dem Gerät gezogen wird, wird dieser 1000-A-Strom weiterhin vom Induktor durch den Stecker "gedrückt", was gefährlich (wenn auch kurz) ist -lebende) Hochstrom- und Hochspannungsfunkenbildung.

Selbst ohne Induktivität wäre der resultierende Strom stark genug, um den Adapter sofort zu schweißen, zu kochen oder zu verbrennen, was auch immer er berührt, wenn der Adapter durch Wasser, Metall oder eine andere niederohmige Substanz kurzgeschlossen würde. Das Ende dieses Drahtes zu lecken könnte dich sehr gut töten. Die Sicherheit eines Hochstromkreises ist viel schwieriger als ein Niedrigstromkreis und daher viel teurer.

— ArmanX
quelle

1

Das Berühren einer 12-V-Stromquelle mit 1000 A und trockener Haut ist sicher (haben Sie eine Autobatterie ausprobiert?). Berühren Sie es einfach nicht mit Ihrer Zunge wie bei einer 9-V-Batterie. Spannungsquellen nördlich von 50… 100 V oder so sind gefährlich, wenn sie mehr als ein paar Milliaps können.

— Ntoskrnl

3

Ich wollte upvoten, bis ich zu Ihrer Rubrik Aktuelle Kills kam . Das ist einfach falsch. 1 A ist weit mehr als nötig, um dich zu töten oder ernsthaft zu verbrennen (je nachdem, wo in deinem Körper der Strom fließt). Wenn eine 12-V-1-A-Versorgung berührungssicher ist, sind es auch 12 V bei mehr als 1 A. Bitte repariere.

— Olin Lathrop

Die Punkte 2 und 3 beziehen sich darauf, warum der Aufbau einer 1000A-Versorgung zur Lieferung von 1000A schwierig ist und die Frage nicht wirklich beantwortet. Die Verwendung einer 1000-A-Versorgung für eine 5-A-Last verschwendet keine Tonne Energie als Wärme oder ist ineffizient zu übertragen.

— ACD

@ACD: Sicher würde es eine Menge Energie verschwenden. Ineffizienzen haben normalerweise eine Komponente, die proportional zur tatsächlichen Ziehung ist, plus eine Komponente, die proportional zur maximalen Ziehung ist. Auch wenn der zweite Bruchteil ein kleinerer Bruchteil ist, könnte dies leicht dominant werden, wenn Sie um drei Größenordnungen überbestimmt sind.

— Ben Voigt

2

@ACD: Ja, bei gleicher Last ist die massiv überbewertete Komponente in den meisten Fällen weniger effizient. Das heißt nicht, dass es keine Ausnahmen gibt, aber Hochleistungskomponenten sind fast ausnahmslos physikalisch größer, was Parasiten größer macht und zu mehr Abfall führt. Zum Beispiel haben Leistungs-FETs viel größere Gates, was bedeutet, dass die Eingangskapazität höher ist. Andere Leistungskomponenten haben längere Leitungen als SMD-Elektronik mit geringer Leistung und erhöhen die Induktivität, selbst wenn diese Leitungen dicker sind, um den Widerstand niedrig zu halten.

— Ben Voigt

9

Ein 12-V-Adapter, der 1000 A liefern kann, muss an mindestens eine 120-V-100-A-Versorgung oder eine 240-V-50-A-Versorgung angeschlossen werden, in beiden Fällen viel größer, als Ihre Steckdose liefern kann.

— TDHofstetter
quelle

Wenn Sie darüber nachdenken, sind die einzigen Quellen, die zuverlässig 12 V bei 1000 A liefern, Wettbewerbs-Audio-Autos. Diese brauchen einen ganzen V8 und ein Dutzend Lichtmaschinen, um das zu liefern. Ein kleiner Wandstecker hat keine Chance (wie Sie sagten). +1

— Bryan Boettcher

Ich habe Ideen gehört, wo DC auf mehrere Geräte verteilt werden soll, wie in diesem Artikel . Die Idee ist, ein Gleichgewicht zwischen Gleichstrom vom Generator und Wandwarzen herzustellen: Verteilen Sie ihn neben dem Wechselstrom auf ein einzelnes Haus oder eine kleine Anzahl verwandter Gebäude, z. B. auf einem College-Campus.

1

@Snowman, das ist eine Idee, aber es ist eine ziemlich schlechte. Der Krieg der Strömungen hätte uns das lehren sollen ... aber vielleicht haben wir unsere Edison / Tesla-Geschichte vergessen. Sogar Volkswagen und sein bekanntes 6-V-Bordnetz hätten eine gute und eine neuere Lektion sein sollen.

— TDHofstetter

7

Das alles. Das einfachste Beispiel ist, dass das Kabel 5000 Ampere verarbeiten muss. Das wird ein massives Kabel. Ich meine nicht so dick wie dein Arm oder Bein, es ist schlimmer als das.

— MSalters
quelle

2

Auch mit superschnellem Glasfaserkabel?! Ich scherze, ich scherze. Danke!

— Rich

4

Wie bei allem anderen ist mehr Leistung größer, teurer und der Bau der Komponenten teurer. Ein weiteres Element von 12 V ist die Welligkeit (Wechselstromkomponente) der Gleichstromversorgung. Wie bei allem anderen gibt es eine Reihe von Elementen, die eine Entscheidung und Auswahl der Stromversorgung komplexer machen.

— Rich Pytelewski
quelle

0

Die Antwort ist sehr einfach, nur der interne Widerstand des Adapters. Ich gebe Ihnen einen beispielhaften 1-offenen Stromkreis (kein Strom), nur die Spannung Ihres Adapters Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

2-der 5A-Fall: Theoretisch erhalten Sie 5A, wenn Sie eine Last von 2,4 Ohm haben. I = V / RI = 12 / 2,4 = 5A. Mit meiner Simulation habe ich 4,998 erhalten, was nahe an 5A liegt, aber die Last ist der interne Widerstand, der 2,4 beträgt Ohm Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

3-the 1000A theoretisch erhalten Sie 5A, wenn Sie eine Last von 0,012 Ohm I = V / RI = 12 / 0,012 = 1000A haben. Dies ist der interne Widerstand für einen solchen internen Widerstand. Sie sollten einen Reaktor ohne Adapter haben :) Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

** **.

Unabhängig von der Polarität des Adapters ist die Beziehung dieselbe. I l = lvl / R, zum Beispiel wenn wir einen Transformator haben ((die meisten Adapter haben einen Transformator im Inneren)), als sicher, dass wir einen Wechselstrom haben. Das heißt, die Polarität ändert sich, aber der Innenwiderstand ist derselbe (keine Änderung). Wenn Sie einen kleinen Innenwiderstand erzeugen möchten, sollten Sie einen großen Transformator mit großem Durchmesser an der Spule haben, um einen zu erzeugen möglichst kleiner Widerstand. Je größer der Transformator (Adapter), desto niederohmiger und effektiver der Adapter

Ich spreche über den Innenwiderstand, wenn es sich um einen Gleichstromadapter (Batterie eines elektrochemischen Elements) handelt, aber wenn es sich um einen Wechselstrom (Transformator und Generator) handelt, ist dies die Impedanz

— m salim
quelle

Dies beantwortet die Frage nicht. Wenn bei einer 12-V-1000-A-Versorgung nur der Innenwiderstand verringert werden muss, warum tun wir das dann nicht einfach?

— Das Photon

@ThePhoton - weil das Reduzieren des Innenwiderstands nicht einfach oder kostenlos ist. Konzeptionell ist das Reduzieren der internen Impedanz (bei einer gegebenen Last) im Wesentlichen das, was getan wird, um eine Konstruktion mit höherem Strom herzustellen.

— Chris Stratton

@ ChrisStratton, das weiß ich. Ich bitte das Poster, seine Antwort durch die Aufnahme dieser Informationen zu verbessern.

— Das Photon

Das würde von den internen Details des nicht spezifizierten Adapters abhängen - nur Spekulationen sind möglich.

— Chris Stratton

2

@ ChrisStratton, ich denke, die anderen Antworten zeigen, dass es möglich ist, eine nützliche Antwort zu geben. Diese Antwort beantwortet die gestellte Frage nicht sinnvoll. Wenn Sie glauben, dass dies der Fall ist, können Sie ihm eine +1 geben. In der Zwischenzeit bin ich mir nicht sicher, warum Sie auf mich sauer sind, weil ich Möglichkeiten vorgeschlagen habe, wie m salim seine Antwort verbessern kann.

— Das Photon