Corrientes al convertir los voltajes hacia abajo

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Bien, tengo una pregunta que podría ser considerada como una pregunta tonta que probablemente debería haber aprendido cuando empecé a trabajar con la electrónica hace mucho tiempo, pero ahora lo pensé y realmente no he necesitado preguntarlo hasta ahora.

Ayer noté en un adaptador de CA / CC que las clasificaciones de 1.5A a 120 V, y las que se emitieron fueron de 6A a 12V.

Entonces, si tuviera que convertir a 5V, ¿sería capaz de exprimir aún más amperaje? ¿Hay una fórmula matemática?

Simplemente nunca he pensado en esto antes o lo había explicado

    
pregunta Dominic Luciano

2 respuestas

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Depende de cómo se realice la conversión, y en términos generales hay dos opciones:

  • los convertidores lineales tienen aproximadamente las mismas corrientes de entrada y salida,
  • los convertidores de conmutación (y los transformadores) actúan como cajas de engranajes, proporcionando una relación de voltaje / corriente diferente (que es como una relación de par / velocidad) pero aún están limitados por conservación de energía .

Un convertidor lineal deja caer la tensión a través de un semiconductor (algún tipo de transistor), por lo tanto, ese transistor disipará una gran cantidad de calor. Si tiene un regulador lineal de 5V suministrado desde su fuente de 12V 6A, entonces también es capaz de una salida de solo 6A y el regulador disipará $$ P = (V_ {in} - V_ {out}) * I_ {out} = ( 12-5) * 6 = 42W $$ y ese proceso tiene una eficiencia de $$ n = P_ {out} / P_ {in} = (5 * 6) / (12 * 6) = 41.7 \% $$

Para caídas de voltaje pequeñas como 1-3V, este es un enfoque razonable. Sin embargo, para caídas más grandes, se puede ver que se vuelve muy ineficiente porque la eficiencia es la relación de voltaje. Supongamos que convierte 120V a 12V linealmente, eso sería un 10% eficiente; ¡La fuente de alimentación se disiparía 9x tanto como la carga!

Con un convertidor de conmutación, la conservación de energía significa que $$ (P_ {out} = V_ {out} * I_ {out}) \ le (P_ {in} = V_ {in} * I_ {in}) $ $

Su suministro de 12V 6A tiene una eficiencia extremadamente pobre: $$ n = (6 * 12) / (1.5 * 120) = 40 \% $$ lo que me lleva a creer que la clasificación de 1.5 A es para la corriente de entrada, no para el funcionamiento en estado estable, o que la fuente tiene un factor de potencia muy pobre. Probablemente sea un arreglo de transformador + rectificador + condensador en lugar de una fuente de conmutación.

De todos modos, supongamos que tenía un convertidor DC-DC de conmutación con un 80% de eficiencia, lo cual no es irrazonable. Si lo estás alimentando desde una fuente de 12V 6A y quieres 5V de él, entonces: $$ P_ {out} = V_ {out} * I_ {out} = n * P_ {in} $$ $$ P_ {out} \ le 0.8 * 12 * 6 $$ $$ I_ {out} = P_ {out} / V_ {out} \ le 11.52A $$

Entonces, sí, puede obtener más corriente convirtiéndose a un voltaje más bajo si usa el tipo de conversión correcto.

Editar: si está inclinado mecánicamente, piense en una equivalencia de voltaje = par y corriente = velocidad. $$ potencia = tensión * corriente = par * velocidad $$ Un proceso de conversión de voltaje eficiente es como una caja de cambios, ya que le permite tener un par más alto a una velocidad más baja o viceversa.

Edición 2: una conversión lineal es como aplicar un freno. Reduce el par de salida (voltaje) disponible al disipar un montón de energía en forma de calor, y no cambia la velocidad (corriente) de operación.

    
respondido por el William Brodie-Tyrrell
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Si tenía ese adaptador a 12V @ 6A, se puede convertir a 5V.

Si se usara un regulador lineal, la corriente no sería más de 6A y la salida de 5V. La conversión disminuye 7V a 6A en calor en el regulador lineal, de modo que 42W está cocinando algunos componentes del regulador.

Si utiliza un regulador de conmutación diseñado adecuadamente para reducir los 12V a 5V, el proceso se convierte más en una conversión de energía neta menos la pérdida debida a la eficiencia del conmutador. Entonces la fórmula se convierte en:

((VoltsIn * AmpsIn) * Efficiency) / VoltsOut = AmpsOut

Recuerde que esto es con un conmutador adecuadamente diseñado con capacidades de capacidad actuales que son aplicables al ejemplo. Entonces, suponiendo que el conmutador fuera 80% eficiente, la corriente máxima que podría salir sería teóricamente:

(12 * 6 * 0.8) / 5 = 11.52A

En este ejemplo, la eficiencia del 80% se pierde como calor en los componentes del regulador. Eso sería 14.4W de calor producido. Substancialmente menos que el ejemplo del regulador lineal pero algo que aún tendría que ser tratado.

Espero que ayude a aclarar el tema.

BTW ... En general, siempre es mejor comenzar con un adaptador de CA a CC que produce el voltaje objetivo que necesita que hacer una conversión de doble etapa. El adaptador diseñado adecuadamente con los componentes disponibles en la actualidad puede alcanzar una eficiencia cercana al 95%.

    
respondido por el Michael Karas

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