¿Existe un límite teórico para la eficiencia de transformación de la fuente de alimentación?

No hay límite teórico más que las leyes de la termodinámica. La eficiencia no puede ser del 100%.

Normalmente, los suministros de conmutación diseñados a un costo razonable tienen una eficiencia de > 80% en un rango de salidas y entradas. Por lo general, la eficiencia disminuye a medida que se reduce la carga de salida porque hay una sobrecarga en el suministro y puede disminuir un poco a la corriente nominal más alta a medida que I ^ 2R y otras pérdidas aumentan.

Los transformadores pueden ser pérdidas muy bajas (especialmente si están diseñadas para pérdidas bajas) pero eso no es necesariamente cierto: de hecho, la legislación relativamente reciente del Estado de California básicamente prohíbe la venta de muchos transformadores baratos de CA adaptadores porque sus pérdidas son más altas que los tipos de modo de conmutación, especialmente en cargas bajas. Algunos se calientan al tacto incluso sin carga. Como ingeniero, tenemos cierto control sobre esto: al especificar las mejores (y más caras) laminaciones, el transformador puede tener pérdidas de núcleo dramáticamente menores, pero esto no es adecuado para un producto que debe venderse a un precio muy bajo.

En su pregunta anterior, estaba preguntando sobre suministros lineales, que generalmente (pero no siempre) tienen una eficiencia baja. Un regulador lineal perfecto que suministra 1A a 1V desde una fuente de 12V tiene una eficiencia de 1W / 12W = 8.3%, que es mucho menor que el 80%. Por otro lado, un LDO (regulador lineal) perfecto que suministra 5,0 V limpios desde una fuente ruidosa de 5,6 V tiene una eficiencia del 89%, posiblemente mejor que una fuente de conmutación.

La corriente en sí misma no es un problema. Las corrientes de alimentación en las placas madre de PC modernas probablemente se encuentren en el rango de 100 A (la potencia de una CPU por sí sola podría ser de 120 W +), y los suministros en sí no requieren disipadores de calor.

El problema en su pregunta vinculada es que usted especificó una fuente de alimentación de corriente constante de baja frecuencia (60 Hz) de 10 a 20 mA con salida sinusoidal implícita. (La aplicación de OP es un reactor químico electrolítico).

Sería posible un suministro de modo conmutado con alta eficiencia pero muchos problemas de diseño. Para una aplicación única como esta, una fuente de alimentación analógica es más fácil de diseñar, pero usted vive con el costo y los problemas de la energía desperdiciada.

  

¿Hay algún costo mínimo de energía residual que implica subir o bajar el voltaje? ... limitado a los casos en que la entrada y la salida son múltiples, y se vuelve más costoso en términos de desperdicio de energía para alcanzar un voltaje específico que no es un múltiplo entero (AC) o binario (DC) de la entrada?

No. En CA, la tensión se puede ajustar al giro más cercano en cualquiera de los devanados de un transformador. En la práctica, esto será muy cercano y mucho menor que la variación de su suministro entrante. En DC se puede establecer en cualquier valor y es infinitamente variable sin penalización.

  

La corriente parece ser un asesino eficiente. Es decir, una vez que la corriente en un circuito se vuelve significativa, parece que no hay forma de controlarla sin generar una gran cantidad de residuos.

No es así. Todas las lámparas LED modernas son fuentes de alimentación de modo conmutado de corriente constante diseñadas para una alta eficiencia. Es solo que la regulación del suministro se basa en la retroalimentación actual en lugar de la retroalimentación voltaje . Vea mi respuesta a su pregunta vinculada para ver un ejemplo de los comentarios actuales.

Finalmente, es posible utilizar fuentes de alimentación de modo conmutado para regular el voltaje y la corriente de manera eficiente.