Mientras observo algunas aplicaciones de carga resistiva, me pregunto si existen reglas que establezcan un límite superior en la eficiencia de coincidencia de suministro. Porque si una carga no coincide con la fuente de alimentación en términos de voltaje, corriente y forma de onda (por lo general, CA frente a CC), entonces tenemos que agregar todo tipo de componentes, y dependiendo de qué tan mal coincidan la fuente y la carga. puede terminar cocinando una gran cantidad de energía desperdiciada para alinearlos. ¿En qué medida es esto solo por simplicidad de diseño y en qué medida es inevitable?
¿Hay algún costo mínimo de energía residual involucrado en aumentar o disminuir el voltaje? Tengo entendido que en el ámbito de CA es insignificante incluso en la práctica con transformadores, como lo es en el ámbito de CC con multiplicadores. Pero, ¿están limitados a casos en los que la entrada y la salida son múltiplos, y se vuelve más costoso en términos de desperdicio de energía alcanzar un voltaje específico que no es un múltiplo entero (CA) o binario (CC) de la entrada?
La corriente parece ser un asesino de la eficiencia. Es decir, una vez que la corriente en un circuito se vuelve significativa, parece que no hay forma de controlarla sin generar muchos desechos. ¿Qué restricciones teóricas existen sobre la eficiencia de estrangulamiento actual y de qué variables dependen?
No hay límite teórico más que las leyes de la termodinámica. La eficiencia no puede ser del 100%.
Por lo general, 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 cae a medida que se reduce la carga de salida porque hay algo de sobrecarga en el suministro, y puede caer un poco en la corriente nominal más alta a medida que aumentan I^2R y otras pérdidas.
Los transformadores pueden tener pérdidas muy bajas (especialmente si están diseñados 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 adaptadores de CA de transformadores baratos porque sus pérdidas son mayores que las de los tipos de modo de conmutación. especialmente con cargas bajas. Algunos se calientan al tacto incluso sin carga. Como ingeniero, tenemos cierto control sobre esto: al especificar las mejores (y más costosas) laminaciones, el transformador puede tener pérdidas en el núcleo dramáticamente más bajas, pero esto no es adecuado para un producto que debe venderse a un precio muy bajo.
En su pregunta anterior, estaba preguntando acerca de los suministros lineales, que generalmente (pero no siempre) tienen una baja eficiencia. Un regulador lineal perfecto que suministre 1 A a 1 V desde una fuente de 12 V tiene una eficiencia de 1 W/12 W = 8,3 %, que es mucho menor que el 80 %. Por otro lado, un LDO (regulador lineal) perfecto que suministre 5,0 V limpios desde una fuente ruidosa de 5,6 V tiene una eficiencia del 89 %, posiblemente mejor que una fuente conmutada.
La corriente en sí misma no es un problema: las corrientes de suministro en las placas base de PC modernas probablemente estén en el rango de 100 A (la potencia de una CPU sola puede ser de 120 W o más), y los suministros en sí no requieren disipadores de calor.
El problema en su pregunta vinculada es que especificó una fuente de alimentación de corriente constante de 10 a 20 mA de baja frecuencia (60 Hz) con salida sinusoidal implícita. (La aplicación de OP es un reactor químico electrolítico).
Sería posible un suministro de modo conmutado con alta eficiencia, pero sería un gran problema 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 involucrado en aumentar o disminuir el voltaje? ... limitado a los casos en los que la entrada y la salida son múltiplos, y se vuelve más costoso en términos de desperdicio de energía alcanzar un voltaje específico que no es un múltiplo entero (CA) o binario (CC) de la entrada?
No. En CA, el voltaje 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 de la eficiencia. Es decir, una vez que la corriente en un circuito se vuelve significativa, parece que no hay forma de controlarla sin generar muchos desechos.
No tan. 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 de corriente en lugar de la retroalimentación de voltaje . Vea mi respuesta a su pregunta vinculada para ver un ejemplo de comentarios actuales.
Finalmente, es posible utilizar fuentes de alimentación conmutadas para regular tanto el voltaje como la corriente de manera eficiente.
Andy alias
pies mojados