As fontes de alimentação 110-250V gastam energia em tensões mais altas?

Vou fornecer um adaptador padrão de rede elétrica- USB como exemplo.

Sabemos que a saída do USB permanecerá a mesma, independentemente da tensão entre a faixa permitida aplicada na entrada.

Se estivermos usando este adaptador no Reino Unido, aplicaremos 230v na entrada. Estamos desperdiçando energia nessa voltagem em comparação ao uso do dispositivo em uma voltagem mais baixa, digamos 110V?

Você fala sobre transformadores e adaptadores de energia como se fossem iguais, mas não são.

Um adaptador de energia baseado em transformador (antiquado) será grande e pesado e, geralmente, adequado apenas para 110 V ou 240 V CA. Não os dois, a menos que exista uma configuração que selecione um toque diferente no transformador.

Os adaptadores de energia modernos são bem diferentes, muito menores e mais leves (para a mesma classificação de potência) e podem lidar com uma ampla faixa de tensão de entrada como 80 V a 240 V CA. Esses adaptadores são adaptadores de energia de modo comutado isolados e contêm um transformador muito pequeno que opera em alta frequência.

O seu adaptador USB será, sem dúvida, do segundo tipo (comutação). Cabe no seu bolso facilmente? Então é um comutador.

Depende do design do adaptador de energia de modo comutado, se for mais ou menos eficiente a 110 V ou 240 V CA. O design poderia ser otimizado para 110 V e, portanto, ser menos eficiente a 240 V. Ou o contrário. Não há verdade geral aqui.

Talvez você pense que o excesso de tensão ao usar 240 V em vez de 110 V seria "queimado". Bem, não é, os conversores comutados lidam com isso de maneira mais eficiente, para que apenas uma pequena quantidade de energia seja perdida com qualquer tensão de entrada e qualquer corrente de saída.

A maneira como esses conversores de comutação lidam com uma faixa de tensão de entrada tão ampla é resultado da maneira como esses conversores funcionam. A energia elétrica da entrada é convertida em energia magnética no transformador e, em seguida, volta à energia elétrica novamente. Um transistor no lado de entrada do transformador alterna a potência de entrada (a aproximadamente 100 kHz) e, assim, determina a quantidade de energia que entra no transformador. Portanto, não há mais potência do que o necessário (na saída) é alimentado no transformador! Esta é uma solução muito eficiente para controlar a potência e, portanto, a tensão na saída.

As correntes de comutação são mais baixas em tensões mais altas (como devem ser para a mesma potência de saída), portanto as perdas de condução serão menores em tensões de entrada mais altas.

Os suprimentos projetados para apenas entrada de 120VCA geralmente têm um duplicador de entrada para produzir um trilho de 300V, no entanto, 600V é um pouco alto demais para conforto, o que raramente é feito para suprimentos que podem lidar com entrada de 240VAC (incluindo suprimentos de entrada de ampla faixa).

A menor eficiência de uma fonte de comutação (para uma determinada potência de saída que esteja dentro da faixa operacional normal - digamos, mais de 10% da potência nominal de saída) é tipicamente na tensão de entrada mínima .

Para uma dada tensão de entrada, a eficiência normalmente atinge o pico de uma corrente de carga em algum lugar na faixa operacional normal (é uma curva convexa com um máximo).

Para deixar isso claro, no entanto, este é um efeito de segunda ordem , a eficiência pode ser (para uma determinada carga) 80% com 240V e 75% com 120V. Não deve haver uma diferença enorme, assumindo que o suprimento seja bem projetado (todas as apostas são canceladas com lixo falsificado).

O adaptador de rede para USB quase certamente é uma fonte de alimentação comutada e provavelmente contém um circuito semelhante a este

Se fosse um transformador simples, seria pesado e ficaria realmente (perigosamente) quente quando usado com 250Vac ou teria um interruptor para conectar duas primárias em paralelo quando usado com rede elétrica de 110V e em série quando usado com rede elétrica de 230V.

Esse tipo de circuito é chamado de fonte de alimentação Flyback e funciona com o dispositivo de comutação ligado e a corrente se acumula no primário. Quando o interruptor é desligado, o transformador volta e a corrente pode fluir para o secundário.

O transformador e o opto-isolador fornecem isolamento por motivos de segurança e o transformador é comutado em frequência relativamente alta (altas dezenas ou centenas de kHz) para minimizar o tamanho e o custo do transformador necessário.

Esse tipo de circuito geralmente é mais eficiente com redes altas do que baixas, o que significa que ele desperdiçará menos energia em redes altas. Dito isto, é altamente eficiente em qualquer rede elétrica. O IC de controle não precisa ser um interruptor TOPS: muitos fabricantes fazem ICs para isso.

Depende do tipo do seu transformador. Geralmente eles são feitos para voltagem padrão como 230 V e sua perda de energia para essa voltagem pode ser de cerca de 1% ou até menos. Se você alterar a tensão de entrada, ela pode cair, mas apenas alguns% não são iguais à metade para 110V. Se metade da energia fosse desperdiçada, isso significaria que ela seria convertida em calor.