Adaptadores de CC: ¿por qué tan pocos amplificadores?

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Si tengo un dispositivo que consume 5 amperios a 12 voltios, puedo usar cualquier adaptador de CC de 12 voltios que pueda proporcionar al menos 5 amperios.

¿Por qué no todos los adaptadores de CC tienen la capacidad de proporcionar cargas de amperios? Si todos los adaptadores de CC proporcionaran, por ejemplo, 1000 amperios, solo tendríamos que preocuparnos por el valor del voltaje.

¿Demasiados amplificadores hacen que los adaptadores de CC sean voluminosos, ineficientes o caros?

dc adapter amperage

— Rico
fuente

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No hay tal cosa como un almuerzo gratis.

— cuál es el

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¿Por qué un motor de 500 HP cuesta más y pesa más que un motor de 50 HP?

— Olin Lathrop

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¡Gracias a todos por sus respuestas o comentarios! Los votaría a todos si tuviera la reputación ... ¿También me preguntaba si era algo seguro? para restringir la corriente si hubiera un cortocircuito o algo así. Pero no creo que sea correcto ...

— Rico

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@Rich, la seguridad definitivamente entra en juego. Si alguna vez dibujó un arco a 12V1000A (es fácil dibujar un arco a 12V), ese arco podría ser potencialmente mucho más grande que un arco de soldadura, no tanto un peligro directo para la vida, sino ciertamente un peligro de incendio. Incluso si nada más, derretiría tus cables en un charco de metal fundido.

— TDHofstetter

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¡Pero disfruto cargando mi fuente de alimentación de 21 kg para cargar mi teléfono!

— JYelton

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Los componentes que conforman los adaptadores de CC (inductores, transistores, condensadores, diodos, etc.) están clasificados para una cierta disipación de corriente y / o potencia. Los componentes que pueden manejar 1000A frente a los componentes que pueden manejar 5A son órdenes de magnitud aparte en costo, tamaño y disponibilidad.

Por ejemplo, veamos un inductor que podría usarse en un suministro de 1000 A frente a un suministro de 5 A.

Precio: un inductor que puede hacer 5A cuesta $ 0.17 en digikey, un inductor que puede hacer 200A es $ 400.

Tamaño: El inductor de 5A mide 5 mm x 5 mm y el inductor de 200 A mide 190 mm x 190 mm.

Disponibilidad: Digikey almacena más de 5,000 inductores diferentes que pueden manejar 5A. Ni siquiera tenía nada clasificado para más de 200A. Almacena solo 7 que pueden hacer más de 100A.

Ahora repita este experimento para todos los componentes que se encuentran en un adaptador de pared común y rápidamente obtendrá la respuesta a su pregunta.

Para resumir: si tuviera dos dispositivos que necesitaran 5A y 6A respectivamente, preferiría comprar algo que cuesta en el rango de miles de dólares y es más grande que su bañera para poder usarlo en ambos, o preferiría comprar dos adaptadores del tamaño de la palma por $ 30?

— ACD
fuente

Un transformador de 5kVA está en el rango de 500-1000 $

— Vladimir Cravero

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El adaptador de pared común al que se vinculó parece ser una fuente de alimentación lineal. Las fuentes de alimentación conmutadas (básicamente todos los adaptadores de pared modernos) son aún más complicadas.

— ntoskrnl

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@ntoskrnl, tienes razón! Edité el enlace para mostrar uno que sí. ¡Creo que valió la pena porque usé un inductor en mi ejemplo y ese no tenía el inductor!

— ACD

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@ACD No estoy tan seguro de si debe usar 2 PSU del tamaño de la palma de la mano para entregar 5A. Empujar 5A en un circuito con una fuente de alimentación con menos de la mitad de eso ciertamente lo dañará (experiencia personal: P)

— teoría breve

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@shortstheory Eso no es lo que quise decir, pero era confuso, así que aclaré el resumen.

— ACD

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En realidad, hay varias razones, incluido todo lo que mencionaste:

Solo hay mucha corriente

En los Estados Unidos, la salida promedio es un circuito de 120V y 15A. Eso significa que puede proporcionar como máximo 1800W (P = V * I) (es decir, la potencia es igual al voltaje multiplicado por la corriente). Para un circuito de 12v, eso significa que solo hay 150A disponibles (1800W / 5v = 150A). Para obtener un circuito de 12V, 1000A, necesitaría un mínimo de 100A suministrado en el tomacorriente, mucho más de lo que podría proporcionar. Obviamente, un circuito de 5 A o 10 A encajaría bien dentro de la capacidad de alimentación de una toma de corriente estándar.

La transmisión de energía es ineficiente.

Incluso si la energía estuviera disponible, cada uno de los componentes, incluido el cable, tiene cierta resistencia. A mayor resistencia, menor es la eficiencia del circuito. Eso significa que si desea utilizar una cierta cantidad de energía (por ejemplo, para cargar un teléfono celular), debe extraer más energía de la que realmente necesitaba. Si un circuito es 80% eficiente, lo cual es bastante bueno, en realidad, para proporcionar 1000A, necesitaría extraer 1250A (1000 / 0.80 = 1250). Incluso con una eficiencia del 95%, necesitaría extraer un 53A adicional. Peor aún, la eficiencia nominal solo se aplica cuando el dispositivo está tirando de la potencia cerca del máximo. Si su adaptador puede proporcionar 1000 A, pero solo está usando 5 A, la eficiencia a esa potencia puede ser inferior al 1%, lo que significa que su dispositivo está usando 5 A, pero el adaptador está usando 10 A internamente solo para seguir funcionando.

La energía residual es calor.

La energía desperdiciada en este circuito se perdería casi por completo como calor. Eso significa que para nuestro cargador con un 80% de eficiencia, si se está cargando a plena corriente, la corriente perdida (250 A) calentará el aire (y los componentes) a su alrededor. Eso es más o menos lo mismo que un quemador en una estufa eléctrica a plena potencia: mucho calor. ¡Los adaptadores de plástico de hoy no durarían ni un minuto!

El tamaño importa

Este enlace (desplácese hacia abajo hasta la tabla) muestra que un cable de calibre 12 (el cableado habitual en los hogares) puede transmitir aproximadamente 41 A (utilizando la columna "Máximo de amperios para el cableado del chasis"). El cable de 12 AWG tiene aproximadamente 2 mm de diámetro. 6 AGW puede transmitir más de 100 A, pero tiene más de 4 mm de grosor. El cable más grueso de la tabla, OOOO, tiene casi media pulgada de grosor (11.7 mm), pero aún puede manejar 380A. Para 1000A, necesitaría un cable mucho más grueso, como podría imaginar, ¡eso no se conectaría muy bien a un teléfono!

Menos es más

A menudo, los dispositivos y sus adaptadores se combinan a propósito. El adaptador ha sido "sintonizado" para funcionar con un rango de corriente específico, y usarlo a una corriente mucho más baja de lo que fue diseñado puede hacerlo mucho menos eficiente, o incluso dañar el adaptador con el tiempo.

La corriente es peligrosa

Si bien una fuente de alta corriente no significa necesariamente que cada amplificador fluya a través de la línea, hay casos en los que incluso la posibilidad de proporcionar corrientes altas podría ser muy peligrosa. La mayoría de los adaptadores de voltaje, de alta corriente o no, usan algún tipo de inductor: ayuda a reducir los "baches" cuando se convierte de CA a CC. Una forma de pensar en los inductores es que agregan "inercia" a la corriente, lo que dificulta mucho los cambios rápidos. El adaptador puede funcionar de manera perfectamente segura a alta corriente mientras se usa correctamente, pero si el enchufe se desconecta repentinamente del dispositivo, el inductor continuará 'empujando' esa corriente de 1000 A a través del conector, causando peligro (aunque corto) -vivido) de alta corriente, chispas de alto voltaje.

Incluso sin inductancia, si el adaptador fuera cortocircuitado con agua, metal u otra sustancia de baja resistencia, la corriente resultante sería lo suficientemente potente como para soldar, hervir o quemar instantáneamente lo que tocara. Lamer el extremo de ese cable bien podría matarte. Hacer que un circuito de alta corriente sea seguro es mucho más difícil que un circuito de baja corriente y, por lo tanto, mucho más costoso.

— ArmanX
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Tocar una fuente de alimentación de 12 V con capacidad para 1000 A con piel seca es seguro (¿ha probado una batería de automóvil?). Simplemente no lo toque con la lengua como lo haría con una batería de 9V. Las fuentes de voltaje al norte de 50 ... 100V más o menos son peligrosas si son capaces de algo más que unos pocos miliaps.

— ntoskrnl

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Iba a votar hasta llegar a su sección de asesinatos actuales . Eso es simplemente incorrecto. 1 A es mucho más de lo que se necesita para matarte o quemarte seriamente (dependiendo de en qué parte de tu cuerpo fluya la corriente). Si un suministro de 12 V 1 A es seguro de tocar, también lo es 12 V en cualquier valor superior a 1 A. Por favor, arregla.

— Olin Lathrop

Los puntos 2 y 3 se refieren a por qué construir un suministro de 1000A para entregar 1000A es difícil y realmente no responde la pregunta. El uso de un suministro de 1000 A para una carga de 5 A no desperdiciará una tonelada de energía como calor ni será ineficiente para transmitir.

— ACD

@ACD: Seguro que desperdiciaría una tonelada de energía. Las ineficiencias generalmente tienen un componente que es proporcional al sorteo real, más un componente proporcional al sorteo máximo. Aunque el segundo es una fracción más pequeña, si tienes un exceso de tres órdenes de magnitud, eso podría convertirse fácilmente en dominante.

— Ben Voigt

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@ACD: Sí, para la misma carga, el componente sobrevalorado masivamente será menos eficiente en la mayoría de los casos. Sin decir que no hay excepciones, pero los componentes de alta potencia son físicamente más grandes casi sin excepción, lo que hace que los parásitos sean más grandes, lo que lleva a un mayor desperdicio. Por ejemplo, los FET de potencia tienen puertas mucho más grandes, lo que significa que la capacitancia de entrada es más alta. Otros componentes de alimentación tienen cables más largos que la electrónica SMD de baja potencia, lo que aumenta la inductancia, incluso si esos cables son más gruesos para mantener baja la resistencia.

— Ben Voigt

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Un adaptador de 12V que pueda generar 1000A necesitaría estar conectado a al menos un suministro de 120V 100A o un suministro de 240V 50A, en cualquier caso mucho más grande de lo que puede suministrar su toma de corriente.

— TDHofstetter
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Si lo piensa, las únicas fuentes que suministran de manera confiable 12V @ 1000A son los autos de audio de competición. Esos toman un V8 completo y una docena de alternadores para entregar eso, un pequeño enchufe de pared no tiene ninguna posibilidad (como dijiste). +1

— Bryan Boettcher

He escuchado ideas sobre dónde se distribuiría DC a múltiples dispositivos, como en este artículo . La idea es lograr un equilibrio entre DC del generador y las verrugas de la pared: distribúyalo junto con AC a una sola casa o a un pequeño número de edificios relacionados, como en el campus de una universidad.

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@Snowman, esa es una idea, pero es bastante mala. La Guerra de las Corrientes debería habernos enseñado eso ... pero tal vez hemos olvidado nuestra historia de Edison / Tesla. Incluso Volkswagen y su famoso sistema eléctrico de 6V deberían haber sido una buena lección, y también una más reciente.

— TDHofstetter

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Todo de eso. El ejemplo más simple es que el cable tiene que manejar 5000 Amp. Eso va a ser un cable masivo . No quiero decir tan grueso como tu brazo o pierna, es peor que eso.

— MSalters
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¿Incluso con cable de fibra óptica súper rápido? Bromeo, bromeo. ¡Gracias!

— Rico

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Al igual que cualquier otra cosa, más potencia es más grande, más costosa y los componentes más caros de construir. Otro elemento de 12 V es la cantidad de ondulación (componente de CA) del suministro de CC. Entonces, como cualquier otra cosa, hay una serie de elementos que hacen que la decisión y las opciones de suministro de energía sean más complejas.

— Rich Pytelewski
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la respuesta es muy simple, solo la resistencia interna del adaptador, le doy un ejemplo de circuito abierto 1 (sin corriente) solo el voltahe de su adaptador ingrese la descripción de la imagen aquí

Caso 2-5A: teóricamente obtienes 5A si tienes una carga de 2.4ohm I = V / RI = 12 / 2.4 = 5A con mi simulación obtuve 4.998 que está cerca de 5A pero la carga es la resistencia interna que es 2.4 ohm ingrese la descripción de la imagen aquí

3-the 1000A teóricamente obtienes 5A si tienes una carga de 0.012ohm I = V / RI = 12 / 0.012 = 1000A, que es la resistencia interna para dicha resistencia interna, deberías tener un reactor no adaptador :) ingrese la descripción de la imagen aquí

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No importa cuál sea la polaridad del adaptador, la relación será la misma l I l = lvl / R, por ejemplo, si tenemos un transformador ((la mayoría de los adaptadores tienen un transformador adentro)) que seguro que tenemos una corriente alterna, es decir, la polaridad cambiará, pero la resistencia interna será la misma (sin cambios) y tendrá efecto en la corriente si desea hacer una pequeña resistencia interna, debe tener un transformador grande con un diámetro grande en su bobina para hacer un pequeña resistencia posible, por lo que cuanto mayor sea el transformador (adaptador) más grande, menor resistencia y adaptador efectivo

Hablo de la resistencia interna si se trata de un adaptador de CC (batería de elemento electroquímico), pero si se trata de una corriente alterna (transformador y generador) será la impedancia

— m salim
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Esto no responde la pregunta. Si hacer un suministro de 12 V y 1000 A es solo una cuestión de reducir la resistencia interna, ¿por qué no hacemos eso?

— The Photon

@ThePhoton: porque reducir la resistencia interna no es fácil ni gratuito. Pero conceptualmente, reducir la impedancia interna (a una carga dada) es esencialmente lo que se hace para lograr un diseño de corriente más alto.

— Chris Stratton el

@ ChrisStratton, lo sé. Le pido al cartel que mejore su respuesta al incluir esta información.

— El Photon

Eso dependería de los detalles internos del adaptador no especificado: solo es posible especular.

— Chris Stratton

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@ChrisStratton, creo que las otras respuestas muestran que es posible dar una respuesta útil. Esta respuesta no responde útilmente la pregunta que se hizo. Si crees que sí, puedes darle un +1. Mientras tanto, no estoy seguro de por qué me estás molestando por sugerir formas para que Salim mejore su respuesta.

— The Photon