¿Las fuentes de alimentación de 110-250 V desperdician energía a voltajes más altos?

Proporcionaré un adaptador estándar de red-> USB como ejemplo.

Sabemos que la salida del USB seguirá siendo la misma sin importar qué voltaje entre el rango permitido se aplique en la entrada.

Si usamos este adaptador en el Reino Unido, aplicaremos 230v en la entrada. ¿Estamos desperdiciando energía a este voltaje en comparación con el uso del dispositivo a un voltaje más bajo, digamos 110V?

Hablas de transformadores y adaptadores de potencia como si fueran iguales pero no lo son.

Un adaptador de corriente basado en un transformador (anticuado) será grande y pesado y generalmente solo es adecuado para 110 V o 240 V CA. No ambos, a menos que haya una configuración que seleccione un toque diferente en el transformador.

Los adaptadores de alimentación modernos son bastante diferentes, mucho más pequeños y livianos (para la misma potencia nominal) y pueden manejar un amplio rango de voltaje de entrada como 80 V a 240 V CA. Estos adaptadores son adaptadores de alimentación de modo conmutado aislados y contienen un transformador muy pequeño que funciona a alta frecuencia.

Su adaptador USB será, sin duda, del segundo tipo (de conmutación). ¿Cabe en tu bolsillo fácilmente? Entonces es un conmutador.

Depende del diseño del adaptador de corriente de modo conmutado si es más o menos eficiente a 110 V o 240 V CA. El diseño podría optimizarse para 110 V y, por lo tanto, ser menos eficiente a 240 V. O al revés. No hay una verdad general aquí.

Tal vez piense que el exceso de voltaje al usar 240 V en lugar de 110 V se "quemaría". Bueno, no lo es, los convertidores conmutados manejan esto de una manera más eficiente para que solo se pierda una pequeña cantidad de energía con cualquier voltaje de entrada y cualquier corriente de salida.

La forma en que estos convertidores de conmutación manejan un rango de voltaje de entrada tan amplio es el resultado de la forma en que funcionan estos convertidores. La energía eléctrica de la entrada se convierte en energía magnética en el transformador y luego nuevamente en energía eléctrica. Un transistor en el lado de entrada del transformador cambia la potencia de entrada (a aproximadamente 100 kHz) y, por lo tanto, determina la cantidad de energía que ingresa al transformador. ¡Así que no se alimenta más energía de la necesaria (en la salida) al transformador! Esta es una solución muy eficiente para controlar la potencia y, por lo tanto, el voltaje en la salida.

Las corrientes de conmutación son más bajas a voltajes más altos (como deben ser para la misma potencia de salida), por lo que las pérdidas de conducción serán menores a un voltaje de entrada más alto.

Los suministros diseñados para solo una entrada de 120 VCA a menudo tienen un duplicador de entrada para producir un riel de 300 V, sin embargo, 600 V es un poco demasiado alto para la comodidad, por lo que rara vez, si es que se hace, para suministros que pueden manejar una entrada de 240 V CA (incluidos los suministros de entrada de amplio rango).

La eficiencia más baja de un suministro de conmutación (para una potencia de salida dada que está dentro del rango de funcionamiento normal, por ejemplo, más del 10% de la potencia de salida nominal) es típicamente en el voltaje de entrada mínimo .

Para un voltaje de entrada dado, la eficiencia generalmente alcanza su punto máximo para una corriente de carga en algún lugar del rango de funcionamiento normal (es una curva convexa con un máximo).

Para aclarar esto, sin embargo, este es un efecto de segundo orden , la eficiencia podría ser (para una carga determinada) 80% con 240V y 75% con 120V. No debería haber una gran diferencia, suponiendo que el suministro esté bien diseñado (todas las apuestas están canceladas con basura falsificada).

El adaptador de red a USB es casi seguro que es una fuente de alimentación conmutada y probablemente contiene un circuito similar a este

Si se tratara de un transformador simple, sería pesado y se calentaría realmente (peligrosamente) cuando se usara con 250Vac o tendría un interruptor para cablear dos primarios en paralelo cuando se usara con una red de 110V y en serie cuando se usara con una red de 230V.

Este tipo de circuito se denomina fuente de alimentación Flyback y funciona mediante el encendido del dispositivo de conmutación y la acumulación de corriente en el primario. Cuando el interruptor se apaga, el transformador vuela y la corriente puede fluir hacia el secundario.

El transformador y el optoaislador proporcionan aislamiento por razones de seguridad y el transformador se conmuta a una frecuencia relativamente alta (decenas altas o cientos de kHz bajos) para minimizar el tamaño y el costo del transformador necesario.

Este tipo de circuito suele ser más eficiente con una red principal alta que baja, lo que significa que desperdiciará menos energía en la red principal. Dicho esto, es muy eficiente en cualquier red eléctrica. El IC de control no necesita ser un TOPSwitch: muchos fabricantes hacen IC para esto.

Depende del tipo de su transformador. Por lo general, están hechos para un voltaje estándar como 230 V y su pérdida de potencia para ese voltaje podría ser de alrededor del 1% o incluso menos. Si cambia el voltaje de entrada, puede caer, pero solo un pequeño porcentaje no es la mitad para 110V. Si la mitad de la energía se desperdiciara, significaría que se convierte en calor.