ส่วนใหญ่เป็นตำนานว่ามันเป็นมากขึ้นมีประสิทธิภาพในการเครื่องใช้ไฟ DC เช่นแล็ปท็อปในแบบ end-to-end ระบบซีเต็มรูปแบบมากกว่าการใช้อินเวอร์เตอร์แล้วที่มีอยู่แปลง AC-DC แทน1
ลองมาดูคำถามแรกของคุณ:
1) การเพิ่มประสิทธิภาพของ 12V เป็น 120V และจากนั้นกลับเป็น 12V เช่นเดียวกับการใช้อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้ารถยนต์แบบดั้งเดิมในการใช้พลังงานแล็ปท็อป (เช่นพลังงานแบตเตอรี่รถยนต์ 12V จะเพิ่มขึ้นเป็น 120V โดยอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า แหล่งจ่ายไฟของแล็ปท็อป)?
มันขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์ของคุณ แต่ก็ไม่ได้มากเกินไปน่ากลัว คุณมีการแปลงหลักสองแบบ: การแปลง DC -> AC ในอินเวอร์เตอร์และการแปลง AC -> DC ในแหล่งจ่ายไฟสำหรับอุปกรณ์
อินเวอร์เตอร์คุณภาพที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพมากกว่า 90% และมีวิธีการมากมายที่มีประสิทธิภาพ 95% ในช่วงการใช้งานส่วนใหญ่ อินเวอร์เตอร์ราคาถูกหรือเล็กมากอาจแย่ลงบางทีในยุค 80 และแม้กระทั่งอินเวอร์เตอร์ที่ดีก็มักจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเมื่อใช้พลังงานต่ำมากเมื่อเทียบกับกำลังไฟที่ได้รับ
สำหรับด้าน AC -> DC คุณจะพบความแปรปรวนมากขึ้น ตัวแปลงคุณภาพบางตัวเช่นตัวแปลงที่มาพร้อมกับโน้ตบุ๊กยี่ห้อเนมบางรุ่นมีประสิทธิภาพ 90% แต่ตัวแปลงอื่น ๆ อยู่ในช่วง 70% ถึง 80% AC -> ตัวแปลง DC ขนาดเล็กมากเช่นที่พบในปลั๊ก USB มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าตัวแปลงจะ จำกัด พื้นที่น้อยลง
โดยรวมแล้วคุณกำลังมองหาการสูญเสียเคสที่ดีที่สุดของบางที 15% (อินเวอร์เตอร์ที่มีประสิทธิภาพ 95% พร้อมแหล่งจ่ายไฟ 90% ที่มีประสิทธิภาพ) ไปสู่การสูญเสียเคสที่แย่ที่สุดด้วยอินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสม 40% (อินเวอร์เตอร์ใน 80 สูงรวมกับแหล่งจ่ายไฟ 70% 2 2
ตอนนี้ให้พิจารณาด้วยว่าเส้นทาง DC "แบบ end-to-end" โดยทั่วไปจะต้องมีการแปลง DC-DC เว้นแต่ว่าอุปกรณ์นั้นจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้า (เช่น 12V หรือ 24V) ของระบบ DC ของคุณ การแปลงนี้น่าจะมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับหนึ่งในการแปลงข้างต้น ที่แย่ที่สุดถ้าคุณซื้อตัวแปลง Buck / Boost ที่ปรับได้ตัวใดตัวหนึ่งด้วยช่วงอินพุทและเอาท์พุทที่หลากหลายประสิทธิภาพอาจลดลงอย่างมากหากมันทำงานนอกช่วงที่เหมาะสมที่สุด ดังนั้นการไม่คำนึงถึงปัจจัยอื่น ๆ ทั้งหมดอาจเป็นไปได้ว่าเส้นทาง DC แบบเต็มนั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่า AC!
ถึงกระนั้นสมมติว่าเส้นทาง DC แบบเต็มมีเหตุผลค่อนข้างมีประสิทธิภาพมากกว่าเส้นทาง DC-AC-DC ประมาณ 10% นี่คือข้อเสียของเส้นทาง DC เต็มรูปแบบที่อาจมีค่ามากกว่าข้อได้เปรียบเล็กน้อยนั้น:
- บางอย่างเช่นบ้าน (หรือ RV หรืออะไรก็ตาม) ตามที่คุณพูดถึงในจุดที่ (2) จะมีการเดินสายไฟ 120V อยู่แล้ว: เครื่องใช้ไฟฟ้าในระบบ DC เต็มรูปแบบจะต้องค้นหาเครื่องใช้เหล่านั้นใกล้กับแบตเตอรีแบตเตอรี ระบบที่ใช้ความพยายามอย่างมาก (การเพิ่มการเดินสายไปยังบ้านที่มีอยู่นั้นยากกว่าการทำเพราะมันถูกสร้างขึ้น - เว้นแต่คุณจะไม่รังเกียจ) นอกจากนี้คุณจะพบปัญหาเช่นไม่มีเต้าเสียบมาตรฐานสำหรับไฟ DC (ไฟแช็กอาจเป็นสิ่งที่ได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางที่สุด แต่ไม่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์หลายประการ)
- แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่านั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าสำหรับการส่งสัญญาณทั้งคู่เนื่องจากแรงดันสัมบูรณ์ที่กำหนดลดลงแสดงถึงเศษส่วนสัมพัทธ์ของแรงดันไฟฟ้ารวมที่สูงขึ้นและเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่มีความจำเป็นมากกว่า เอฟเฟกต์นี้เป็นกำลังสองคร่าวๆ: ระบบ 12V ทนทุกข์ทรมานประมาณ 100 ครั้งแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสายไฟของเกจเดียวกันที่ 120V ของเกจเดียวกันเพื่อส่งกำลังเดียวกัน ตัวอย่าง: การเดินสายไฟในครัวเรือนมากกว่า 10 ฟุต 14 AWG สำหรับการโหลด 120W ระบบ 120V ต้องการ 1 แอมป์และทนแรงดันตกที่ 0.042% ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดในการปัดเศษ อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 12V ที่มีพลังงานเท่ากันนั้นต้องใช้ 10 แอมป์และลดแรงดันไฟฟ้าลง 4.2% - ดังนั้นมากกว่า 10 ฟุต 14 AWG ที่คุณสูญเสียพลังงานไปมากเท่ากับที่คุณสูญเสียในอินเวอร์เตอร์ที่ดี ในบ้านคุณสามารถเดินสายไฟได้อย่างง่ายดาย 50 หรือ 100 ฟุตส่งผลให้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตกซึ่งทำให้ระบบไม่ยั่งยืน - แม้จะมีโหลด 120W ขนาดเล็ก ในทางปฏิบัติคุณจะต้องใช้เกจลวดที่มีขนาดใหญ่กว่าเพื่อตอบโต้สิ่งนี้: ค่าใช้จ่ายจำนวนมากซึ่งสามารถนำไปใช้กับแผงโซล่าร์หรือแบตเตอรี่ได้มากขึ้น
- AC เป็นค่าเริ่มต้น: อุปกรณ์เกือบทุกอย่างที่คุณซื้อตามค่าเริ่มต้นจะมาพร้อมกับปลั๊ก AC มีทุกประเภทของเครื่องใช้ที่คุณสามารถเป็นยังซื้อรุ่น DC แต่มักจะมีการเลือกลดลงอย่างมาก ใช่คุณทำได้ซื้อตู้เย็นที่ใช้ไฟ DC แต่คุณต้องเลือกรุ่นแปลก ๆ 1 หรือ 2 รุ่นที่ร้านขายโซล่าเซลล์ / แบตเตอรี่ในพื้นที่ของคุณ ราคาตู้เย็นเหล่านี้มักจะเป็นสองเท่าของราคาตู้เย็นที่คุณจะซื้อที่อื่นและขึ้นอยู่กับรุ่นเก่าที่อาจมีประสิทธิภาพน้อยกว่า เช่นเดียวกันกับแฟน ๆ DC, ทีวี, เครื่องชงกาแฟ ใช่มันมีอยู่ แต่ตลาดมีขนาดเล็กในขณะนี้ตามตัวเลือกดังนี้ คุณจะเสียเงินมากขึ้นและมีความสุขกับสิ่งที่คุณได้รับมากกว่าที่คุณเคยบันทึกไว้ใน "การสูญเสียการแปลง AC" วิธีการหนึ่งที่ทำงานที่นี่คือการรับสิ่งต่าง ๆ ที่ทำงานบน AC แต่มีอิฐพลังงาน AC-DC ภายนอก: คุณสามารถข้ามก้อนอิฐและเชื่อมต่อระบบ DC ของคุณโดยตรง (แต่แรงดันไฟฟ้ามักจะเป็นเรื่องแปลก ๆ เช่น 17V, 21V ฯลฯ ดังนั้นคุณยังคงต้องการการแปลง)
ดังนั้นฉันจะเป็นสิ่งที่ดูเหมือนเสียงโดดเดี่ยวที่นี่และบอกว่า "DC system" ขนาดใหญ่หรือขนาดกลางไม่เหมาะกับการบันทึกการสูญเสียการแปลงเมื่อคุณกำลังติดตั้งอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้า 120V AC เป็นวิธีการจ่ายพลังงานที่สมเหตุสมผลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นอินพุตเริ่มต้นสำหรับเกือบทุกอย่างที่คุณต้องการซื้อ ความสูญเสียจากการแปลงมีขนาดค่อนข้างเล็กด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัยและโดยปกติคุณไม่สามารถหลีกเลี่ยงความสูญเสียจากการแปลงแม้จะใช้ระบบ DC แบบเต็มก็ตาม
1บางครั้งฉันจะเรียกวิธีนี้ว่า DC-AC-DC
2แน่นอนคุณสามารถผลักกรณีที่เลวร้ายที่สุดออกไปอีกถ้าคุณหาอินเวอร์เตอร์ที่ไม่มีประสิทธิภาพจริงๆ (แต่มันอยู่ภายใต้การควบคุมของคุณ) และค้นหาอุปกรณ์บางอย่างที่มี SMPS ที่แย่มาก (หรือเก่า) หรือตัวควบคุมเชิงเส้นที่ไม่มีประสิทธิภาพมาก