ทำไมเครื่องใช้ในบ้านเช่นไฟทีวีและพัดลมใช้ไฟ AC โดยตรงจากแหล่งจ่าย แต่โทรศัพท์และแล็ปท็อปใช้อะแดปเตอร์แปลง AC เป็น DC
ทำไมเครื่องใช้ในบ้านเช่นไฟทีวีและพัดลมใช้ไฟ AC โดยตรงจากแหล่งจ่าย แต่โทรศัพท์และแล็ปท็อปใช้อะแดปเตอร์แปลง AC เป็น DC
คำตอบ:
นี่คือสาเหตุหลักมาจากแรงดันไฟฟ้าของสายเป็น "สูง" เมื่อเทียบกับสิ่งที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปต้องการและสิ่งที่ปลอดภัย
อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญเช่นไฟและพัดลมถูกสร้างขึ้นเพื่อทำงานโดยตรงจากแรงดันไฟฟ้าของสายไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายในการปกป้องผู้ใช้จากแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นถูกชดเชยด้วยการใช้พลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและไม่ต้องแปลง
อุปกรณ์ที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำในการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นี่หมายถึงแหล่งจ่ายไฟพิเศษซึ่งแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงเป็นแรงดันต่ำที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการ นอกจากนี้ยังแปลงเป็น DC เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการ DC เพื่อใช้งาน
เนื่องจากมีตัวแปลงนี้ระหว่างแรงดันไฟฟ้าของสายและภายในจริงของอุปกรณ์ผู้ผลิตมีตัวเลือกเกี่ยวกับตำแหน่งที่จะวาง ในบางกรณีการใส่ตัวแปลงนี้ภายนอกกับอุปกรณ์ ที่ช่วยลดความจำเป็นในการปกป้องผู้ใช้จากอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง ฉันเข้าไปดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่นี่ที่นี่
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางตัวมีขนาดใหญ่พอที่จะใส่แหล่งจ่ายไฟเข้าไปได้ ตัวอย่างทีวีของคุณอยู่ในหมวดหมู่นี้ มันยังคงเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานภายใน DC แรงดันต่ำ แต่มีขนาดใหญ่พอที่แหล่งจ่ายไฟอยู่ภายใน
คุณต้องเริ่มจาก "ทำไมแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายพลังงานคือ 110VAC / 220VAC" ดังนั้นมันคือ AC เพราะวิธีนี้ทำให้ง่ายต่อการแปลงแรงดันไฟฟ้าโดยหม้อแปลงหรือการเคลื่อนย้ายมอเตอร์ (AC) เหตุผลทั้งสองอยู่ที่นั่นนานก่อนที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะมา
สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นทีวีแล็ปท็อปอะไรก็ตามคุณจะต้องใช้ DC เสมอและต่ำกว่า 160V / 315V (AC แบบแก้ไข) อย่างมาก นี่เป็นเพราะเซมิคอนดักเตอร์ทำงานอย่างไรซึ่งแตกต่างจากหลอดสูญญากาศ (ซึ่งฉันไม่มีความรู้เกี่ยวกับฉันไม่แก่)
เหตุใดเราจึงมีแหล่งจ่ายไฟภายในอุปกรณ์และนอกบางครั้ง มันเป็นเพราะการพิจารณาใบสมัคร แล็ปท็อป - คุณไม่ต้องการให้มีแหล่งจ่ายไฟภายในเมื่อคุณเดินทาง ดังนั้นคุณใช้สิ่งภายนอกที่คุณสามารถออกจากบ้าน
สำหรับทีวีมันไม่สำคัญดังนั้นโดยปกติจะดีกว่าสำหรับลูกค้าที่จะมีมันอยู่ภายใน แม้ว่าบางครั้งสำหรับอุปกรณ์ที่บางเฉียบแหล่งจ่ายไฟจะยังคงอยู่ภายนอก
ฉันมีความรู้สึกว่าถึงแม้ว่าคำอธิบายส่วนใหญ่ที่ให้ไว้ที่นี่ส่วนใหญ่จะถูกต้อง แต่พวกเขาไม่ได้ตอบในสิ่งที่ OP ถาม ซึ่งเป็นเรื่องตลกเพราะฉันคิดว่าคำอธิบายควรมีความยาวเพียงไม่กี่ประโยค
เหตุผลหลักที่ AC ออกมาจากเต้าเสียบของคุณเป็นเพราะมันไม่มีประสิทธิภาพมากในการขนส่ง DC ในระยะทางไกล (และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงดันไฟฟ้าต่ำ DC) (นอกจากนั้นกระแสไฟฟ้าก็เป็น AC เมื่อมันถูกสร้างขึ้นสำหรับแหล่งที่มาส่วนใหญ่อย่างน้อย) เมื่อมันมาถึงบ้านของคุณมันจะถูกแปลงเป็น DC ก่อนการใช้งานเสมอเพราะอุปกรณ์ที่ทันสมัยเกือบทั้งหมดต้องการ DC คนที่ต้องการ AC บางประเภทจะสร้างของตัวเองและไม่ใช้ AC ที่จ่ายให้จากเต้าเสียบ
มีข้อยกเว้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (ฉันสามารถคิดเพียง 3 ในขณะนี้ แต่อาจมีมากกว่า):
มอเตอร์: elektromotors ส่วนใหญ่ (ใหญ่) ทำงานบน AC เพื่อให้สามารถใช้งานได้ทันทีจากเต้าเสียบ
หลอด incandescant: พวกเขาต้องการความร้อนเพื่อให้หลอดไฟเรืองแสง เมื่อความร้อนมาจาก AC หรือ DC ไม่สำคัญดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่จะเปลี่ยน
องค์ประกอบความร้อน: เช่นเดียวกับหลอดไฟ incandescant
ทีวีของคุณไม่ใช่ข้อยกเว้นอย่างใดอย่างหนึ่งเนื่องจากจะแปลงเป็น DC ภายในเช่นเดียวกับแล็ปท็อปของคุณทำกับอะแดปเตอร์ภายนอก
เหตุผลสำหรับการมี AC แยกต่างหากเพื่อแปลง DC ก็คือความปลอดภัย อุปกรณ์เช่นแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือมักจะหมายถึงการจัดการโดยผู้ใช้ที่มีการสัมผัสใกล้ชิดกับผิวหนัง ความผิดพลาดเล็กน้อยที่มีตัวแปลง AC เป็น DC ภายในอาจเป็นอันตรายได้
ทางออกที่ง่ายที่สุดคือการจัดการแรงดันไฟฟ้าของสายภายนอกและห่างไกลจากอุปกรณ์ด้วยการแยกที่เหมาะสมในอะแดปเตอร์ อุปกรณ์จะเห็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ DC เท่านั้น
บ้านมาพร้อมกับ AC เพราะหม้อแปลงแบบปกติและลูกพี่ลูกน้องที่ใหญ่กว่านั้นต้องการ AC และอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านส่วนใหญ่ไม่สนใจว่าจะมี AC หรือ DC และด้วยเหตุผลอื่น ๆ อีกมากมายมันง่ายที่จะจัดการกับ AC ในกระบวนการกระจาย
อุปกรณ์ทั้งหมดที่ใช้ประมวลผลเสียงหรือวิดีโอ (รวมถึงวิทยุและโทรทัศน์แบบเก่า) ใช้ DC ภายในเพื่อการใช้งานส่วนใหญ่ แต่การแปลงจาก AC เป็น DC ในขนาดเล็กนั้นไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ
ส่วนหนึ่งของเหตุผลคือประวัติศาสตร์ การแปลงแรงดันไฟฟ้าเคยเกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์ที่มีขนาดใหญ่และราคาแพงกว่าในปัจจุบันและอุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากที่ใช้ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าที่ทำในปัจจุบัน ไฟ LED สีขาวซึ่งเป็นหลอดไฟเอนกประสงค์แบบแรกที่ไม่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสูง (สำหรับประสิทธิภาพหรือเพื่อให้ทำงานได้เลย) มีเฉพาะในตลาดในปี 2010 Linear "หูดผนัง" ยังคงเป็นเรื่องธรรมดา ในปี 2000 และเป็นทีวีแคโทด -ray-tube วิทยุและโทรทัศน์ที่ใช้หลอดสุญญากาศภายใน (อาจอยู่ใกล้กับทรานซิสเตอร์) ยังคงเป็นเรื่องธรรมดาในช่วงต้นทศวรรษ 1980
ดังนั้นการใช้ไฟฟ้าที่มีอายุมากกว่าเช่นหลอดไฟและเครื่องใช้ในครัวเรือนมักถูกออกแบบมาให้ทำงานโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าสายทั้งสองเพราะความพร้อมใช้งานของแรงดันไฟฟ้าสายนั้นมีประโยชน์มากกว่าสำหรับพวกเขาและเพราะราคาถูกกว่า
อุปกรณ์ที่ใช้ในครัวเรือนใด ๆ ที่คุณซื้อวันนี้ที่ยังคงทำงานโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าสายอาจมีมอเตอร์หรือเครื่องทำความร้อนกำลังสูงอยู่ภายใน นี่คือแอปพลิเคชันที่ยังคงมีประสิทธิภาพมากกว่าในการใช้แรงดันไฟฟ้าสายโดยตรง หลอดไฟ LED เป็นกรณีพิเศษ: มันจะทำให้รู้สึกถึงจำนวนหนึ่งที่จะป้อน 12VDC หรือมากกว่านั้น แต่เนื่องจากบ้านมีอุปกรณ์สายไฟและโคมไฟทั้งหมดที่ติดตั้งไว้สำหรับแสงแรงดันไฟฟ้าสายพวกเขาจึงมีตัวแปลงพลังงานในตัวแทน
(คำถามสำหรับแกลเลอรีถั่วลิสง: แรงดันไฟฟ้าใดบ้างที่ใช้ภายในอุปกรณ์เครื่องเสียงระดับผู้บริโภคยุคปัจจุบันพวกนั้นมีแนวโน้มที่จะใช้อินพุตกำลังไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าสาย แต่นั่นอาจเป็น "สถานการณ์ที่กล่าวถึงในคำตอบอื่น ๆ ฉันไม่รู้จักวิธีใดวิธีหนึ่ง)
ไฟฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้สามารถวิ่งออกจาก AC ได้โดยตรงโดยทั่วไปเพราะพวกมันใช้ไฟฟ้าง่าย (พวกมันสามารถวิ่งออกจาก AC หรือ DC ได้โดยไม่ต้องดัดแปลงอะไรมากมาย) และพวกมันถูกออกแบบมาเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าสูง คุณสามารถใช้วิดีโอสโลว์โมชั่นของพวกเขาและคุณจะเห็นว่าพวกเขาเปิดและปิดจริง ๆ แล้วเป็นออสซิลเลเตอร์ปัจจุบัน
มอเตอร์เช่นเดียวกับในพัดลมของคุณยังสามารถวิ่งออกจาก AC เพราะมันไม่ได้เป็นปัญหามากในการออกแบบมอเตอร์ที่สามารถทำงานได้ด้วยวิธีนี้
ไฟและทีวี LED แปลงเป็น DC ภายในจริงโดยใช้วงจรคล้ายกับอิฐพลังงานสำหรับแล็ปท็อปของคุณ เหตุผลหลักที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาของคุณมีตัวแปลง AC-DC แยกต่างหากคือความร้อนทำให้รู้สึกไม่สบายตัวในสิ่งที่คุณกำลังถือและพกพาได้ซึ่งไม่ได้มีปัญหากับทีวีและไฟ LED
สำหรับเหตุผลที่นักออกแบบเลือกใช้ DC แทน AC มีหลายเหตุผล สำหรับแอปพลิเคชันเช่นโทรศัพท์และแล็ปท็อปของคุณที่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่หมด พวกเขาต้องการเพิ่มอินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงจาก DC เป็น AC ที่จะเพิ่มความร้อนและน้ำหนักให้กับผลิตภัณฑ์ที่ควรพกพา ยิ่งไปกว่านั้นวงจรดิจิตอลทั้งหมดจะหยุดทำงาน DC และมันจะมีราคาแพงอย่างเหลือเชื่อถ้าไม่สามารถออกแบบโทรศัพท์หรือทีวีตั้งแต่เริ่มต้นที่ใช้กระแสไฟ AC เท่านั้น เช่นเดียวกับคำถามในการออกแบบแรงจูงใจหลักคือราคา: ถูกกว่าหรือไม่ที่จะออกแบบมอเตอร์ของฉันให้ยอมรับ AC หรือใส่หม้อแปลงเพื่อแปลงจาก AC เป็น DC?
สาเหตุหลักคือความร้อน อุปกรณ์ / เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กมีเวลาในการระบายความร้อนจาก AC เป็น DC ได้ยากขึ้น ด้วยการวางตัวแปลง AC / DC นอกตัวเครื่องอุปกรณ์ / เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กย้ายแหล่งความร้อนออกจากส่วนประกอบอื่น ๆ และลดต้นทุนโดยไม่ต้องจัดการกับมันภายในตัวเครื่อง