Las fuentes de alimentación de la computadora generalmente tienen una mayor eficiencia en 230V que en 115V. ¿Por qué?

Ejemplo

Como se ve aquí en el ejemplo, esta fuente de alimentación en particular (y la mayoría también) tiene una mayor eficiencia cuando funciona con 230V. Dado que las fuentes de alimentación de la computadora generalmente se requieren para generar una combinación de 12 V, 5 V y 3,3 V CC, ¿por qué es más eficiente reducir un voltaje de CA más alto? Parece contra-intuitivo.

¿También es este un resultado intrínseco al proceso de conversión de CA a CC, o es un compromiso con el que los fabricantes se conforman por compatibilidad? En otras palabras, si alguien va a construir una fuente de alimentación que solo funcione en 115V, ¿es más difícil lograr la misma eficiencia que una construida solo para 230V?

Los componentes de entrada manejarán menos corriente con el voltaje de entrada más alto, disipando así menos calor.
Podría ser algo con el PFC activo: aumenta la red eléctrica rectificada sin suavizar a> 350 voltios antes del inversor de alta frecuencia.
¿De dónde sacaste esa imagen?
@BruceAbbot Google. Sin embargo, olvidé mi término de búsqueda. perdon por la mala resolucion
"Parece contrario a la intuición" cualquier cosa con una corriente más alta tiende a ser menos eficiente debido a las corrientes inducidas y los efectos de calentamiento. La ciencia no es intuitiva, así que no intentes usarla.

Respuestas (3)

como la ley PAG = tu ∗ I , para lograr la misma potencia a un voltaje más bajo, debe aumentar la corriente.

En componentes resistivos, como cables, trazas de pcb, cable de transformador (verde), las pérdidas aumentan al cuadrado de la corriente, como PAG ( yo o s s ) = R ∗ I 2 .

En los componentes de conmutación y otros diodos/rectificadores, (Verde) las pérdidas iguales a PAG ( yo o s s ) = V ( b a norte d gramo a pag ) ∗ I . V está vinculado al componente independientemente de la entrada de voltaje, como ~1V para un rectificador.

Las pérdidas por corrientes de Foucault (rojo) también aumentarán en cualquier núcleo a medida que aumente la corriente (y, por lo tanto, el campo electromagnético).

ingrese la descripción de la imagen aquí

Las pérdidas relacionadas con la fuga del capacitor son insignificantes.

Recuerdo haber aprendido esto de la física de la escuela secundaria. Pero, ¿estás seguro de que esto realmente se aplica? Las líneas eléctricas se benefician del alto voltaje porque es esencialmente una resistencia muy larga, mientras que en el caso de las fuentes de alimentación, todos los rastros no son tan largos, por lo que la resistencia de los cables no debería ser tan significativa. Dudo que esta sea la respuesta correcta. Al menos no creo que cuente la historia completa.
Si esta ley de alguna manera se aplica también a los transformadores o puentes rectificadores, por favor explíquelo.
La "respuesta completa" es más compleja que eso y los suministros se pueden optimizar según la entrada, pero como una simplificación general sin entrar en una tesis en el diseño de suministros, es cierto. R aquí no significa resistencia sino impedancia en general, la misma regla se aplica para cualquier puente rectificador, transformador, las pérdidas aumentarán con el aumento de corriente.
@Damien Las pérdidas debidas al componente no resistivo de una impedancia son 0.
@cyqsimon Para convertir CA a CC, generalmente necesita diodos, los diodos tienen una caída de voltaje de aproximadamente 0,5, 0,5 V de 120 V es el doble que 0,5 V de 240 V (ejemplo simplificado), puede haber otros componentes no lineales en un fuente de alimentación
@Ferrybig Consideraría que su declaración es más probable que sea la culpable que esta respuesta.
Realmente no entiendo esta respuesta porque ¿no podría decir: P = V ^ 2 / R, por lo tanto, "las pérdidas aumentan al cuadrado del voltaje"?
@Loocid porque en esta fórmula, V no representa el voltaje de entrada, sino el voltaje en cada componente resistivo dentro de la fuente de alimentación. V = R*I por lo que a medida que aumento, V aumenta también.
@Damien Ah, ya veo, gracias. Mis conocimientos de electrónica son muy limitados.
@Loocid Edité mi respuesta para ser un poco más completa.

Como propuso Oskar Skog , el corrector del factor de potencia (PFC) es el principal sospechoso.

El PFC suele ser un convertidor elevador controlado con precisión que convierte la red eléctrica rectificada pulsante en algo así como 350-400 V. La eficiencia de un convertidor elevador depende de la diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida: cuanto más entrada, menos tiene que convertir. .

si alguien va a construir una fuente de alimentación que solo funcione con 115V, ¿es más difícil lograr la misma eficiencia que una construida solo para 230V?

En general, hacer una fuente de alimentación que acepte una gama más amplia de entradas es más difícil y conduce a más compromisos con otros parámetros (por ejemplo, eficiencia, peso, precio).

En menor medida, al usar componentes modernos y en el rango de potencia de las PSU de la computadora, hacer que la entrada de solo 230 V sea marginalmente más fácil y un poco más eficiente que la entrada de solo 115 V.

"La eficiencia del convertidor elevador depende de la diferencia entre la entrada y el voltaje de salida". Sin embargo, ese también es un efecto I ^ 2 R. (Suponiendo que la frecuencia PWM del convertidor sea constante, lo que puede no ser una suposición válida)
incluso antes de PFC: un puente rectificador completo caerá alrededor de 1.4V en la entrada. Cuanto menor sea el voltaje de entrada de CA, más reducirá esa caída la eficiencia.
@Florian La caída del rectificador podría representar una diferencia del 0,5% en la eficiencia, y no estoy seguro de cómo funcionan los diodos Shottky en estos días con estos voltajes. Sé que están disponibles.
@abb dado que toda la corriente de entrada pasa por el inductor del convertidor elevador y la base del elemento moderno, probablemente I2R sea el componente principal de las pérdidas. Por otra parte, tiene pérdidas de conmutación, pérdidas de histéresis en el núcleo, pérdidas dieléctricas en los condensadores y, según el diseño, en algunos casos marginales, es posible que I2R no domine la salida de calor.
PFC no depende realmente del voltaje ( en.wikipedia.org/wiki/Power_factor ), como mencionó abb, las pérdidas debidas a PFC todavía están relacionadas principalmente con la corriente. pérdidas de conmutación, pérdidas de histéresis en el núcleo <- todos los que se refieren fraxinus están relacionados con el aumento de la corriente.
@Damien Bueno, tienes razón. Traté de calcular la dependencia del voltaje de entrada usando los principios básicos, pero sí, al final casi todas las pérdidas en el PFC obtienen el multiplicador I2R.

Me sorprende que nadie haya mencionado aún la caída de voltaje directo a través de una unión de semiconductores. Para una unión pn de silicio, es de aproximadamente 0,65 voltios.

No estoy al tanto de cómo funcionan exactamente las fuentes de alimentación de modo conmutado en estos días. Solían comenzar con un puente rectificador para convertir la red de CA en un alto voltaje de CC. En 110 V, se pierden 1,3 voltios en un puente rectificador de este tipo (0,65 V en cada diodo conductor), o poco más del 1 %. En 230V, poco más del 0,5%.

Habrá más pérdidas en los componentes posteriores. Siempre que sea posible, se prefieren los FET de potencia a los transistores bipolares, porque la caída de voltaje irreducible a través de ellos es menor.

Las fuentes de alimentación de la computadora generalmente tienen una mayor eficiencia en 230V que en 115V. ¿Por qué?
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