Alimentazione di laptop da fonti 12V senza inverter


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Questa domanda ha due parti:

1) Quanto è inefficiente aumentare i 12 V a 120 V e poi tornare a 12 V come nell'utilizzo di un tradizionale inverter di potenza per auto per alimentare un laptop (ovvero la potenza della batteria dell'auto da 12 V viene aumentata a 120 V da un inverter di potenza e quindi di nuovo a 12 V dal alimentatore per laptop)?

2) Esiste un modo per alimentare un laptop direttamente da una batteria per auto da 12V? Ciò sarebbe utile non solo per l'uso in un'auto, ma anche per una casa a energia solare che funziona con batterie da 12V. Se c'è un guadagno significativo nel non passare attraverso il ciclo boost / buck degli inverter di potenza, sembrerebbe saggio alimentare i laptop e altri dispositivi a 12V direttamente dalla batteria. Mi rendo conto che i laptop hanno livelli di alimentazione diversi e alcuni richiedono più di 12 V, ma sembra piuttosto dispendioso aumentare tutto a 120 V prima di ridurlo.


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Solo un FYI, i terminali della batteria della tua auto non sono 12V DC come si otterrà dall'alimentazione del laptop. Sono più simili a 13,8 quando l'alternatore è in funzione, si abbassano a 10,5 V o meno quando si avvia l'auto e hanno tutti i tipi di rumore dalle candele, dall'alternatore e dai vari motori. La progettazione di PSU per automobili è un'attività complicata.
Kevin Vermeer,

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Grazie per il consiglio. In realtà sono più interessato all'utilizzo di batterie per auto con celle solari.
Reed G. Law

@Kevin, come si confrontano queste tensioni quando la batteria per auto 12v è in un'auto completamente elettrica come la Nissan Leaf? Vuoi solo 12v piatto?
Gabriel Fair,

Risposte:


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Sì, tonnellate di energia vanno sprecate andando da 12 V a 110 V, soprattutto quando tutto ciò che fai è collegarlo a un psu che perde anche un po 'di energia trasformandolo in CC a bassa tensione.

È possibile acquistare un convertitore CC / CC che fornirà una tensione regolabile 9-20 V CC quando viene fornito un ingresso 10-24 V CC.

Ho creato un convertitore di stile SEPIC prima, proprio per questo genere di cose: http://dren.dk/carpower.html


Qual è il modo più semplice per aumentare la tensione CC?
Johnes Thomas,

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@JohnesThomas, un convertitore boost , ma facile è sempre relativo.
Kortuk,

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Alcuni laptop possono esaurire le fonti di alimentazione variabili, di solito quelle più vecchie.

Gli adattatori CC-CC perdono il 20% nella conversione di base da 12 V a 19 V. (Testato me stesso con un multimetro), vs 40 +% o più per alimentare l'inverter 110 V per far funzionare l'adattatore CA all'uscita 19 V CC.

Vorrei trovare un laptop già EFFICIENTE più nuovo che è stato costruito per ricevere un input di alimentazione DC 11-15,5 V ... Un computer più vecchio che ho (troppo lento) è un Daylite NEC, alimentatore 16 V di solito ma funzionerà 11-16 V nessun problema. circa 7-11 Watt a seconda dell'utilizzo.


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Qualche aggiornamento sulla tua ricerca da quando l'hai pubblicato?
Gabriel Fair,

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È possibile che il produttore del tuo laptop abbia già un accessorio adattatore per auto / aereo che puoi acquistare. Converte direttamente la tensione della batteria nella tensione di ingresso corretta per il laptop (DC-DC). Forse servirà a doppio dovere e sarà in grado di accettare anche l'ingresso CA (muro).

Ecco un esempio di Dell:
http://accessories.dell.com/sna/productdetail.aspx?c=us&l=en&s=dhs&cs=19&sku=310-8814#Overview

Ecco una versione generica di Duracell che si adatta alle maggiori marche di laptop:
http://www.amazon.com/DURACELL-Universal-Adapter-Interchangeable-DRACDC5101/dp/B003ICXALS


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Ho fatto esattamente questo a casa mia alimentato da pannelli solari. Durante la costruzione della casa ho fatto eseguire l'elettricista cablaggio DC in determinati punti. Poiché il mio è un sistema a 24 volt, uso un convertitore buck per ottenere 19 V per alimentare sia il mio laptop Asus che un monitor LED esterno LG (di nuovo 19 V). Ci sono molti convertitori buck a basso prezzo (ma di qualità decente da quello che posso dire) disponibili per fare questo. Si noti che nel mio caso ho dovuto utilizzare un raddrizzatore a ponte (BR68) prima del convertitore buck per filtrare l'ondulazione CA bassa dalla linea CC. Penso che l'ondulazione stia entrando a causa delle linee CA / CC che condividono un condotto a parete. Eccone uno che ho trovato.


un raddrizzatore a ponte non rimuoverà l'ondulazione.
Jasen,

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È principalmente un mito che sia molto più efficiente alimentare apparecchi DC come i laptop su un sistema DC end-to-end piuttosto che utilizzare un inverter e quindi il convertitore CA-CC esistente invece 1 .

Diamo un'occhiata alla tua prima domanda:

1) Quanto è inefficiente aumentare i 12 V a 120 V e poi tornare a 12 V come nell'utilizzo di un tradizionale inverter di potenza per auto per alimentare un laptop (ovvero la potenza della batteria dell'auto da 12 V viene aumentata a 120 V da un inverter di potenza e quindi di nuovo a 12 V dal alimentatore per laptop)?

Dipende dal tuo hardware, ma non è troppo terribile. Esistono due conversioni principali: la conversione CC -> CA nell'inverter e la conversione CA -> CC nell'alimentatore per l'apparecchio.

La maggior parte degli inverter di qualità moderna ha un'efficienza superiore al 90% e molti si avvicinano all'efficienza del 95% su gran parte della loro gamma operativa. Inverter molto economici o di piccole dimensioni potrebbero essere peggiori, forse negli anni '80 bassi e anche gli inverter buoni sono spesso meno efficienti quando funzionano a una potenza molto bassa rispetto alla loro potenza nominale.

Per il lato AC -> DC troverai più varianza. Alcuni convertitori di qualità, ad esempio quelli forniti con alcuni laptop di marca, raggiungono un'efficienza del 90%, ma molti altri sono compresi tra il 70% e l'80%. Convertitori CA -> CC molto piccoli, come quelli che si trovano nelle prese USB, tendono ad essere leggermente meno efficienti rispetto ai convertitori avranno meno vincoli di spazio.

Nel complesso, quindi, stai osservando una perdita nel migliore dei casi del 15% (un inverter efficiente al 95% con un'alimentazione efficiente al 90%) a una perdita nel caso peggiore con un inverter ragionevole del 40% (un inverter nel alti anni '80 combinati con un alimentatore al 70% 2 .

Consideriamo ora anche che il percorso CC "end-to-end" in genere richiederà anche una conversione CC-CC a meno che il dispositivo non funzioni esattamente alla tensione (diciamo 12 V o 24 V) del sistema CC. È probabile che questa conversione sia, nella migliore delle ipotesi, efficiente come una delle conversioni di cui sopra. Nel peggiore dei casi, se si acquista uno dei vari convertitori buck / boost regolabili con ampi intervalli di input e output, l'efficienza potrebbe essere notevolmente inferiore se funziona al di fuori del range ideale. Quindi ignorando tutti gli altri fattori, è anche possibile che l'intero percorso DC sia già meno efficiente di AC!

Tuttavia, supponiamo che il percorso DC completo sia teoricamente un po 'più efficiente del percorso DC-AC-DC, forse del 10%. Ecco gli aspetti negativi di un percorso DC completo che potrebbe superare quel piccolo vantaggio:

  • Qualcosa di simile a una casa (o camper o altro) come menzionato al punto (2) avrà già un cablaggio a 120 V esistente: gli apparecchi di potenza su un sistema CC completo richiederebbero di localizzare quegli apparecchi molto vicini al banco batterie o eseguire un secondo cablaggio CC sistema con notevole sforzo (aggiungere il cablaggio a una casa esistente è molto più difficile che farlo mentre viene costruito - a meno che non ti dispiaccia brutto). Inoltre, incontrerai problemi come nessuna presa standard per l'alimentazione DC (l'accendisigari è probabilmente la cosa più ampiamente supportata, ma non adatta per molti scopi).
  • Le tensioni più basse sono intrinsecamente meno efficienti delle tensioni più elevate per la trasmissione: sia perché una data caduta di tensione assoluta rappresenta una frazione relativa maggiore della tensione totale, sia perché è necessaria proporzionalmente più corrente per fornire la stessa potenza. Questo effetto è approssimativamente quadratico: un sistema a 12 V subisce circa 100 voltela caduta di tensione come fili dello stesso calibro a 120 V dello stesso calibro per fornire la stessa potenza. Un esempio: un cablaggio domestico di oltre 10 piedi e 14 AWG, per un carico di 120 W, un sistema da 120 V necessita di 1 amp e subisce una caduta di tensione dello 0,042%, sostanzialmente un errore di arrotondamento. Un apparecchio da 12 V della stessa potenza richiederebbe 10 ampere e subirebbe una caduta di tensione del 4,2%, quindi oltre 10 piedi di 14 AWG hai già perso tutta la potenza che perderesti in un buon inverter. In una casa, si potrebbe facilmente avere un cablaggio di 50 o 100 piedi, con conseguenti cadute di tensione CC che rendono il sistema insostenibile, anche con un piccolo carico di 120 W. In pratica, per contrastare questo sarebbe necessario utilizzare un diametro del filo significativamente più grande: un costo significativo che potrebbe invece essere speso solo per più pannelli solari o batterie.
  • CA è l'impostazione predefinita: quasi tutti gli apparecchi acquistati verranno forniti di default con una spina CA. Esistono tutti i tipi di apparecchi in cui è possibile acquistare anche una versione DC, ma spesso con una selezione notevolmente ridotta. Sì, puoiacquistare un frigorifero alimentato a corrente continua, ma devi praticamente scegliere tra 1 o 2 modelli strani nel tuo negozio locale di energia solare / batteria. Questi sono spesso il doppio del prezzo di un frigorifero che compreresti altrove e si basano su alcuni vecchi modelli che potrebbero essere intrinsecamente meno efficienti. Lo stesso per ventole alimentate a corrente continua, TV, macchine per il caffè, qualunque cosa. Sì, esistono, ma il mercato è attualmente minuscolo come segue la selezione. Sprecherai più soldi e sarai meno felice di quello che finirai di quanto non risparmierai mai in "perdite di conversione AC". L'unico approccio che funziona qui è ottenere cose che funzionano su CA ma hanno un mattone di alimentazione CA-CC esterno: puoi saltare il mattone e collegare direttamente il tuo sistema CC (ma ancora una volta le tensioni sono cose strane come 17 V, 21 V, ecc., quindi hai ancora bisogno di una conversione).

Quindi sarò quella che sembra la voce solitaria qui e dirò che qualsiasi tipo di "sistema DC" di grandi o medie dimensioni non ha davvero senso solo per risparmiare sulle perdite di conversione quando si collegano apparecchi standard. 120 V CA è in realtà un metodo abbastanza ragionevole di distribuzione dell'alimentazione, soprattutto perché è l' input predefinito per quasi tutto ciò che si acquista. Le perdite di conversione sono abbastanza piccole con le apparecchiature moderne e di solito non è possibile evitare le perdite di conversione del tutto anche con un sistema DC completo.


1 Talvolta chiamerò questo approccio DC-AC-DC.

2 Naturalmente, si può spingere il caso peggiore molto di più se si cercano un inverter davvero inefficiente (ma questo è sotto il vostro controllo) e di trovare qualche dispositivo con un terribile (o semplicemente vecchio) SMPS o regolatore lineare che è molto inefficiente.

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