Zasilanie laptopa ze źródeł 12V bez falownika

To pytanie składa się z dwóch części:

1) Jak nieefektywne jest zwiększenie 12 V do 120 V, a następnie powrót do 12 V, jak w przypadku korzystania z tradycyjnego falownika samochodowego do zasilania laptopa (tj. Moc akumulatora samochodowego 12 V jest zwiększana do 120 V przez falownik, a następnie z powrotem do 12 V przez zasilacz laptopa)?

2) Czy istnieje sposób na zasilenie laptopa bezpośrednio z akumulatora samochodowego 12 V? Byłoby to przydatne nie tylko do użytku w samochodzie, ale także do domu zasilanego energią słoneczną, który jest zasilany bateriami 12V. Jeśli znaczny zysk nie przejdzie przez cykl doładowania / przemiennika falowników, rozsądnie wydaje się zasilanie laptopów i innych urządzeń 12V bezpośrednio z baterii. Zdaję sobie sprawę, że laptopy mają różne parametry zasilania, a niektóre wymagają więcej niż 12V, ale wydaje się raczej marnotrawstwem, aby podnieść wszystko do 120 V przed obniżeniem.

Tak, marnuje się mnóstwo energii, od 12 do 110 V, zwłaszcza gdy wystarczy wsunąć go w psu, który również traci trochę mocy, zamieniając go z powrotem w prąd stały niskiego napięcia.

Możesz kupić konwerter DC / DC, który będzie dostarczał regulowane napięcie 9-20 V DC, gdy otrzyma wejście 10-24 V DC.

Wcześniej konstruowałem konwerter w stylu SEPIC, właśnie dla tego rodzaju rzeczy: http://dren.dk/carpower.html

Niektóre laptopy mogą działać ze zmiennymi źródłami zasilania, zwykle starszymi.

Adaptery DC-DC tracą 20% w podstawowej konwersji z 12 V na 19 V. (Sprawdziłem się za pomocą multimetru), w porównaniu z 40 +% lub więcej do zasilania falownika 110 V, aby zasilać prądem przemiennym z wyjścia 19 V DC.

Chciałbym znaleźć nowszy już EFEKTYWNY laptop, który został zbudowany tak, aby pobierał moc 11-15,5 V DC ... Jeden starszy komputer, który mam (zbyt wolno), to NEC Daylite, zwykle zasilany energią 16 V, ale z niego ucieka 11-16 V bez problemu. około 7-11 Watów w zależności od użytkowania.

Możliwe, że producent twojego laptopa ma już akcesorium samochodowe / samolotowe, które możesz kupić. Przekształci napięcie akumulatora na odpowiednie napięcie wejściowe bezpośrednio dla laptopa (DC-DC). Być może będzie służyć podwójnemu obciążeniu i będzie w stanie pobierać również prąd zmienny (ścienny).

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

Oto ogólna wersja Duracell, która pasuje do większości głównych marek laptopów:
http://www.amazon.com/DURACELL-Universal-Adapter-Interchangeable-DRACDC5101/dp/B003ICXALS

Robiłem to dokładnie w moim domu zasilanym panelami słonecznymi. Podczas budowy domu elektryk poprowadził okablowanie prądu stałego do niektórych punktów. Ponieważ mój jest systemem 24 V, używam konwertera buck, aby uzyskać 19 V do zasilania zarówno mojego laptopa Asus, jak i zewnętrznego monitora LED LED (ponownie 19 V). Istnieje wiele niskich cen (ale przyzwoitej jakości z tego, co mogę powiedzieć) konwerterów buck dostępnych do tego. Zauważ, że w moim przypadku musiałem użyć prostownika mostkowego (BR68) przed konwertera buck, aby odfiltrować niskie tętnienie prądu przemiennego z linii prądu stałego. Wydaje mi się, że fale zaczęły się pojawiać z powodu linii AC / DC dzielących kanał ścienny. Oto jeden, który znalazłem.

Przeważnie mitem jest, że o wiele bardziej wydajne jest zasilanie urządzeń prądu stałego, takich jak laptopy, w kompletny system prądu stałego zamiast używania falownika, a następnie istniejącej przetwornicy AC-DC zamiast ¹ .

Rzućmy okiem na twoje pierwsze pytanie:

1) Jak nieefektywne jest zwiększenie 12 V do 120 V, a następnie powrót do 12 V, jak w przypadku korzystania z tradycyjnego falownika samochodowego do zasilania laptopa (tj. Moc akumulatora samochodowego 12 V jest zwiększana do 120 V przez falownik, a następnie z powrotem do 12 V przez zasilacz laptopa)?

To zależy od twojego sprzętu, ale tak nie jest zbyt straszne. Masz dwie podstawowe konwersje: konwersję DC -> AC w ​​falowniku i konwersję AC -> DC w zasilaczu urządzenia.

Większość nowoczesnych falowników jest wydajna w ponad 90%, a wiele z nich osiąga wydajność 95% w dużej części zakresu działania. Bardzo tanie lub małe falowniki mogą być gorsze, być może w niskich latach 80., a nawet dobre falowniki są często mniej wydajne przy pracy z bardzo niską mocą w stosunku do ich mocy znamionowej.

Po stronie AC -> DC znajdziesz więcej wariancji. Niektóre konwertery jakości, np. Te dostarczane z niektórymi markowymi laptopami, osiągają wydajność 90%, ale wiele innych ma zakres od 70% do 80%. Bardzo małe konwertery AC -> DC, takie jak te znajdujące się we wtyczkach USB, wydają się być nieco mniej wydajne niż konwertery zmniejszają ilość miejsca.

Ogólnie rzecz biorąc, patrzysz na stratę w najlepszym przypadku wynoszącą prawdopodobnie 15% (95% sprawny falownik z zasilaczem o wydajności 90%) na najgorszą stratę przy rozsądnym falowniku wynoszącą prawdopodobnie 40% (falownik w wysokie lata 80. w połączeniu z zasilaczem 70% ² .

Teraz rozważ również, że ścieżka „end-to-end” prądu stałego będzie generalnie wymagała konwersji DC-DC, chyba że urządzenie będzie działało dokładnie przy napięciu (powiedzmy 12 V lub 24 V) twojego systemu prądu stałego. Ta konwersja może być co najmniej tak samo skuteczna jak jedna z powyższych konwersji. W najgorszym przypadku, jeśli kupisz jeden z różnych regulowanych przetworników buck / boost z szerokimi zakresami wejściowymi i wyjściowymi, wydajność może być znacznie niższa, jeśli działa poza swoim idealnym zakresem. Dlatego ignorując wszystkie inne czynniki, możliwe jest nawet, że pełna trasa prądu stałego jest już mniej wydajna niż prąd przemienny!

Załóżmy jednak, że pełna ścieżka DC jest teoretycznie nieco bardziej wydajna niż ścieżka DC-AC-DC, być może o 10%. Oto wady pełnej ścieżki prądu stałego, które mogą przewyższyć tę niewielką przewagę:

• Coś jak dom (lub RV lub cokolwiek innego), jak wspomniałeś w punkcie (2), będzie już miało istniejące okablowanie 120 V. system przy znacznym wysiłku (dodanie okablowania do istniejącego domu jest o wiele trudniejsze niż robienie go w trakcie budowy - chyba że nie masz nic przeciwko brzydkości). Ponadto napotkasz takie problemy, jak brak standardowego gniazdka zasilania prądem stałym (zapalniczka jest prawdopodobnie najbliższą powszechnie obsługiwaną rzeczą, ale nie nadaje się do wielu celów).
• Niższe napięcia są z natury mniej wydajne niż wyższe napięcia do transmisji: zarówno dlatego, że dany bezwzględny spadek napięcia reprezentuje wyższy względny ułamek całkowitego napięcia, jak i ponieważ proporcjonalnie więcej prądu jest potrzebne do dostarczenia tej samej mocy. Ten efekt jest z grubsza kwadratowy: system 12 V cierpi w przybliżeniu 100 razyspadek napięcia w postaci drutów tego samego miernika przy 120 V tego samego miernika w celu zapewnienia tej samej mocy. Przykład: okablowanie domowe AWG o długości ponad 10 stóp, dla obciążenia 120 W, system 120 V potrzebuje 1 ampera i cierpi na spadek napięcia o 0,042% - w zasadzie błąd zaokrąglenia. Urządzenie 12 V o tej samej mocy wymagałoby 10 amperów i spadłoby napięcie o 4,2% - tak więc na ponad 10 stóp 14 AWG straciłeś już tyle mocy, ile stracisz w dobrym falowniku. W domu można z łatwością przeprowadzić okablowanie o długości 50 lub 100 stóp, co powoduje spadki napięcia prądu stałego, które powodują, że system jest niezrównoważony - nawet przy niewielkim obciążeniu 120 W. W praktyce trzeba by użyć znacznie większego drutu, aby temu przeciwdziałać: znaczny koszt, który można zamiast tego wydać na więcej paneli słonecznych lub baterii.
• AC jest domyślnie: prawie każde zakupione urządzenie będzie domyślnie wyposażone w wtyczkę AC. Istnieją różnego rodzaju urządzenia, w których można również kupić wersję DC, ale często ze znacznie zmniejszonym wyborem. Tak ty możliwekup lodówkę zasilaną prądem stałym, ale w lokalnym sklepie z bateriami słonecznymi / bateriami musisz wybrać jeden z dwóch dziwnych modeli. Są to często dwa razy więcej niż lodówka, którą kupiłbyś gdziekolwiek indziej, w oparciu o stary model, który z natury może być mniej wydajny. To samo dotyczy wentylatorów zasilanych prądem stałym, telewizorów, ekspresów do kawy itp. Tak, istnieją, ale rynek jest obecnie niewielki, gdy następuje wybór. Zmarnujesz więcej pieniędzy i będziesz mniej zadowolony z tego, co skończysz, niż kiedykolwiek zaoszczędzisz na „stratach konwersji AC”. Jedynym podejściem, które działa tutaj, jest uzyskanie rzeczy, które działają na prąd przemienny, ale mają zewnętrzną cegłę zasilającą AC-DC: możesz pominąć cegłę i podłączyć system DC bezpośrednio (ale znowu napięcia są zwykle dziwne, takie jak 17 V, 21 V, itd., więc nadal potrzebujesz konwersji).

Będę więc tym, co wydaje się samotnym głosem, i powiem, że jakikolwiek duży lub średni „system prądu stałego” nie ma sensu po prostu oszczędzać na stratach konwersji podczas podłączania gotowych urządzeń. 120 V AC jest właściwie dość rozsądną metodą rozdziału mocy, zwłaszcza, że ​​jest to domyślne wejście dla prawie wszystkiego, co kupisz. Straty konwersji są dość małe w przypadku nowoczesnego sprzętu i zwykle nie można całkowicie uniknąć strat konwersji nawet przy pełnym systemie prądu stałego.

¹ Czasami nazywam to podejściem DC-AC-DC.

² Oczywiście najgorszy przypadek można znacznie dalej posunąć, jeśli znajdziesz naprawdę nieefektywny falownik (ale jest to pod Twoją kontrolą) i znajdziesz jakieś urządzenie ze strasznym (lub po prostu starym) SMPS lub liniowym regulatorem, który jest bardzo nieefektywny.