แหล่งจ่ายไฟของ Apple: สาย AC หนา, สาย DC บาง - ทำไม?

แหล่งจ่ายไฟของ Apple ประกอบด้วยสายไฟ AC ที่มีความหนามากและยืดหยุ่นไม่ได้ (เต้ารับเพื่อแปลง) และสายไฟ DC ที่บางและยืดหยุ่นสูง (ตัวแปลงไปยังคอมพิวเตอร์):

ทำไม? กระแสน้ำผ่านสายเคเบิลควรเทียบเคียงใช่มั้ย

แก้ไข: ฉลากบนตัวแปลงบอกว่า:

• อินพุต: 110-240V ~ 1.5A 50-60Hz
• เอาต์พุต: 16.5V = 3.65A สูงสุด

แก้ไข 2: cf อะแดปเตอร์ไฟฟ้าของ ThinkPad (สายทั่วไปคล้ายกับ hp / dell & c)

ซึ่งมีส่วน DC หนากว่าแอปเปิ้ลและทินเนอร์ (กว่า Apple) ส่วน AC และจัดอยู่ในอันดับ

• อินพุต: 100-240V ~ 1.5A 50 / 60Hz
• เอาต์พุต: 20V = 3.25A

ดูเหมือนว่าจะมีลักษณะที่คล้ายกัน - ทำไมสายต่างกันในอัตราส่วนDC cable thickness/ AC cable thickness?

แก้ไข 3: cf อุปกรณ์แปลงไฟ AC สำหรับ System76 Pangolin (ซึ่งมี 3 สาย - รวมถึงดิน - ในส่วน AC)

ได้รับการจัดอันดับคล้ายกับด้านบนและมีส่วน DC หนาและส่วน AC บางกว่าสายแอปเปิ้ล

EDIT4: ดูเหมือนว่าสาย Lenovo / ThinkPad นั้นอยู่ภายใต้การออกแบบทางวิศวกรรมซึ่งจะอธิบายความแตกต่างของความหนาของสายที่สังเกตได้

ขนาดของสายเคเบิลไม่ได้เกิดจากขนาดของตัวนำทองแดงที่อยู่ภายในนั่นเป็นส่วนเล็ก ๆ ของสายเคเบิล ส่วนใหญ่มาจากฉนวนไฟฟ้า

สายไฟฟ้าจำเป็นต้องมีฉนวนเพื่อไม่ให้ลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าความหนาของฉนวนที่จำเป็น

สายไฟหลักของคุณเป็นฉนวนเพื่อทนต่อแรงดันไฟ ในประเทศของคุณนั่นคือ 110 VAC ในประเทศของฉันคือ 230 VAC นอกจากนี้ฉนวนต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว ("ไฟกระชาก") - AS1660.3ระบุว่าสายเคเบิลแบบมัลติคอร์ต้องมีความทนทานต่อการทดสอบ hi-pot 3,000V AC เป็นเวลาห้านาทีดังนั้นฉนวนต้องหนาพอที่จะ ทนต่อ 3,000V RMS หรือ4,200 V สูงสุด

ในขณะที่สาย DC บาง ๆ จะต้องทนต่อ 12 VDC เท่านั้น ไม่มีโอกาสของแรงดันไฟฟ้าแหลมบนเส้นนี้เนื่องจากการออกแบบของแหล่งจ่ายไฟจะไม่อนุญาตให้ มีความเสี่ยงจากการใช้ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจาก 12 VDC ดังนั้นสายเคเบิลนี้จึงไม่ต้องการฉนวนกันความร้อนมากและอาจจะค่อนข้างบาง

ในการเน้นความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและความหนาของฉนวนคุณสามารถรับสายเคเบิลดังนี้:

ตัวนำทองแดงค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับเส้นผ่าศูนย์กลางโดยรวมของสายเคเบิล หมายเหตุความหนาของฉนวน (วัสดุสีขาว) สายเคเบิลสั้นที่ไม่มีการตัดซึ่งไม่มีเครื่องหมาย แต่ได้รับการจัดอันดับอย่างน้อย 132,000 VAC และฉนวนกันความร้อนหนาขึ้น

ความจริงแล้วกระแสไฟฟ้าผ่านสาย DC นั้นจะเป็นหลายเท่าของกระแสไฟฟ้าผ่านสาย AC (คำอธิบายต่อไปนี้เล็กน้อย) แต่เหตุผลที่สายไฟ AC หนาขึ้นเป็นเรื่องเกี่ยวกับความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานมากกว่าความจุกระแสไฟฟ้าในปัจจุบัน

สายไฟหลักมีฉนวนกันความร้อนที่หนากว่า (และโดยบังเอิญที่มีความหนา, ตัวนำที่มีความหนามากขึ้นเช่นกัน) เพื่อเพิ่มความปลอดภัยเพิ่มเติมในกรณีที่เกิดการดัดงอการเสียดสีหรือการกระแทกซ้ำและสายเคเบิลเสียหาย

โดยพื้นฐานแล้วคน ๆ หนึ่งอาจได้รับอันตรายอย่างรุนแรงจากการสัมผัสกับตัวนำไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าหลักถ้าตัวนำถูกสัมผัสด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งเนื่องจากความเสียหายของฉนวน เมื่อใช้สายไฟ DC การสัมผัสจะไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าเนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า

ประมาณการปัจจุบัน:

พลังงานผ่านสายไฟจะมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานครั้งพลังงานที่วาดบนฝั่ง DC บวกบิตของค่าใช้จ่ายพลังงาน / นิ่ง ดังนั้นถ้าเราสมมติว่าแหล่งจ่ายไฟ 110 โวลต์มีประสิทธิภาพ 80% พลังงานที่ไม่เสถียรและการส่งออกของ 5 โวลต์ DC จะจ่ายไฟ 5 วัตต์ให้กับอุปกรณ์ดังนั้น:

• P = V x Iดังนั้น DC ปัจจุบัน I = 5/5 = 1 Ampere
• พลังงานดึงที่ด้าน AC: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• สายไฟกระแสสลับ I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

ดังนั้นมันจึงไม่เกี่ยวกับขีดความสามารถกระแสไฟทางด้าน AC

กระแสในด้าน DC จะสูงขึ้นมาก แต่มันถูก จำกัด ด้วยอิฐพลังงานและมันเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่ามาก สายไฟ AC ต้องมีความหนาเนื่องจากจะต้องมีความทนทาน ความหนาส่วนใหญ่จะเป็นฉนวน

เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์แอปเปิ้ลคำตอบก็น่าจะออกแบบ มันถูกออกแบบมาให้บางที่สุดและยังคงเป็นไปตามข้อกำหนดทางกฎหมาย

ที่จริงแล้วกระแสจะต่ำกว่าในสาย AC อาจมีความเกี่ยวข้องกับความทนทาน (ความต้านทานต่อความเสียหายทางกายภาพ) ของสายเคเบิล AC ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า

ต้องการ UL ใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งไปยังด้าน AC ของอะแดปเตอร์และระบุชุดที่เฉพาะเจาะจงหรือความต้องการที่จะต้องพบสำหรับการใด ๆสายเคเบิลที่ดำเนิน AC แรงดันไฟฟ้าในครัวเรือน Apple ทำสายเคเบิลที่บางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ยังคงตอบสนองเงื่อนไขเหล่านั้นทั้งหมด - ความสามารถในการจัดการกระแสไฟฟ้า, ฉนวน, ส่วนโค้งและข้อบกพร่องที่มีศักยภาพสูงและความทนทานทางกายภาพรวมถึงการตัดความร้อน

หากมีข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวที่สามารถต้านทาน RMS 120VAC โดยไม่เกิดขึ้นและดำเนินการได้ถึง 1 แอมป์พวกเขาสามารถทำให้มันผอมลงมาก

ข้อกำหนดของ UL ค่อนข้างเข้มงวด

ขนาดของสายเคเบิล dc มีข้อ จำกัด ที่สี่:

1. แรงดันไฟฟ้า
2. จัดอันดับปัจจุบัน
3. คะแนนการย่อยสลาย (ตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์เราคาดว่าจะสูญเสียแรงดันไม่เกิน x% / ขีดความสามารถในการบรรทุกปัจจุบันเนื่องจากการสึกหรอและการใช้งานที่ไม่เหมาะสม)
4. ความพร้อมใช้งานของสายเคเบิล

มีข้อ จำกัด สี่ประการเกี่ยวกับขนาดต่ำสุดของสายเคเบิล ac และนี่คือสิ่งที่ทำให้ขนลุก ความแตกต่างนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและพิกัดกระแสไฟฟ้า ในทั้งสองกรณีสายเคเบิลต้องมีขนาดตามแหล่งพลังงาน ในกรณี dc แหล่งที่มาคือแหล่งจ่ายไฟ (ซึ่งเป็นขนาดตามโหลด) ในกรณี ac แหล่งจ่ายเป็นเต้าเสียบ โดยการตีความอย่างเข้มงวดของ NEC เต้าเสียบสามารถจ่าย 20 แอมป์ที่ 115 โวลต์แม้ว่าจะได้รับการจัดอันดับเพาเวอร์ 220 โวลต์คุณต้องคิดว่าสายเคเบิลจะเสียบเข้ากับปลั๊กอะแดปเตอร์และมีการติดตั้ง วงจรแอมป์ (คุกและโรงเรียนชอบทำสิ่งนี้) ดังนั้นสายไฟควรจะสามารถจัดการกับความล้มเหลวที่ 220 โวลต์ 30 แอมป์

ฉันไม่เคยเห็นการจัดอันดับสายทั้ง 110 โวลต์หรือ 220 โวลต์ สาย 300 โวลต์และ 600 โวลต์เป็นเรื่องปกติ โดยทั่วไปแล้วพวกเขาใช้สายเคเบิล 300 โวลต์สำหรับการเดินสายแรงดันต่ำและ 600 โวลต์สำหรับด้าน ac สายเกจ 14 เส้นสามารถบรรทุกได้ 20 แอมป์แม้ว่ามันอาจอุ่นขึ้นและอาจจะไม่ล้มเหลวภายใต้คลื่น 30 แอมป์

ขนาดของสายไฟหลักที่ยืดหยุ่นสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กนั้นพิจารณาจากความปลอดภัยเป็นหลัก แกนจะต้องหนาพอที่จะไม่แตกหักจากความเค้นเชิงกลและหนาพอที่ในกรณีที่เกิดการลัดวงจรพวกเขาจะไม่ระเหยกลายเป็นไอก่อนที่ฟิวส์ / เบรกเกอร์จะทำ ฉนวนกันความร้อนและปลอกจะต้องหนาพอที่แม้หลังจากหลายปีของการสึกหรอพวกเขายังคงให้ฉนวนที่เพียงพอ

สายเคเบิลของแอปเปิ้ลมีสายดิน (แม้ว่าจะมีอะแดปเตอร์ที่แปลกประหลาดที่ช่วยให้คุณใช้อิฐพลังงานโดยไม่ต้องขุดสายเคเบิล) สายดินนั้นเป็นที่ต้องการในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ขนาดใหญ่เพราะจะทำให้กระแสสัมผัสลดลงอย่างมาก

ฉันสงสัยว่าตัวเชื่อมต่อที่แปลกมีอิทธิพลเช่นกัน Apple อาจไม่ต้องการออกแบบตัวเชื่อมต่อนั้นสำหรับสายเคเบิลชนิดต่าง ๆ และอาจเลือกที่จะใช้ชนิด / ขนาดที่ยอมรับได้ทุกที่แทน ในทางกลับกันสายเคเบิลโคลเวอร์ลีฟนั้นผลิตในปริมาณมากดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะออกแบบสายพันธุ์สำหรับแต่ละประเทศและสเปคสินค้าโภคภัณฑ์ให้ขอบเขตที่มากขึ้นสำหรับผู้ค้าหลบในจีนเพื่อผลักดันผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านการรับรอง

สายเคเบิลเอาต์พุต DC ในทางกลับกันไม่ถือว่าเป็นความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่สำคัญดังนั้นขนาดของมันจึงลดลงเมื่อเทียบกับผู้ขายซึ่งประนีประนอมระหว่างประสิทธิภาพและรูปลักษณ์ที่ดี แอปเปิ้ลต้องการให้เครื่องของพวกเขาดูเพรียวบางในร้านค้าดังนั้นจึงเป็นสายที่บาง