Was ist mit den Abstimmungen? Die Frage zeigt einen Mangel an Kenntnissen der Grundphysik, aber ich dachte, auf dieser Seite geht es darum, Wissen zu sammeln und Menschen beim Lernen zu helfen. Dies ist eine hervorragende Gelegenheit, um einige grundlegende Fakten über Physik und Elektronik zu erklären.
JRE
12
Enge Abstimmungen sind unangemessen. Op mag ein Neuling sein, aber dies ist eine EE-Frage .
Passant
1
@ JRE & Passerby: Vermutlich von denen gewählt, die geboren wurden und alles bereits wissen ...
John U
1
@JRE: Ich vermute, die Downvotes sind, weil es keine Elektronikkenntnisse erfordert, um zu wissen, dass dies nicht möglich ist, sondern nur eine sehr grundlegende Physik der High School.
Olin Lathrop
1
Sie könnten 12 VOLTS über ein Schaltnetzteil herausholen, aber Sie können immer noch 2,5 WATTS Dauerbetrieb nicht überschreiten, was bedeutet, dass der Strom niedriger ist. Da Sie jedoch ein USB-Gerät aufladen, bin ich mir ziemlich sicher, dass Sie keine 12 V wollen! Bleib lieber bei 5V. Das USB-Laden ist ein separater Abschnitt der offiziellen Spezifikation, der höhere Ströme als normal zulässt.
AaronD
Antworten:
28
Nein, das ist grundlegende Physik. Es gibt kein kostenloses Mittagessen (oder Energie).
Wenn der Laptop beispielsweise nur 500 mA bei 5 V ausgibt, erhalten Sie 2,5 W. Sie können dies in eine andere Kombination aus Spannung und Strom umwandeln, aber das Ergebnis kann die eingegebenen 2,5 W im Durchschnitt nicht überschreiten ( Es ist möglich, für kurze Zeit eine höhere Leistung zu erzielen, aber das ist eindeutig nicht das, wonach Sie fragen. Die durchschnittliche Leistung kann immer noch nicht über der durchschnittlichen Leistung liegen.). Da keine Umwandlung zu 100% effizient ist, wird tatsächlich etwas weniger Strom verbraucht, und der Rest wird als Wärme im Konverter abgeführt.
Angenommen, Sie können ein Schaltnetzteil herstellen, das zu 90% effizient ist. Das heißt, mit 2,5 W Eingang erhalten Sie 2,25 W Ausgang bei einer anderen Spannungs- und Stromkombination. Die verbleibenden 250 mW heizen das Schaltnetzteil. Sie könnten beispielsweise 10 V bei 225 mA, 24 V bei 94 mA, 2 V bei 1,13 A usw. erhalten.
Einverstanden! Sie können jedoch mehrere USB-Anschlüsse am Laptop verwenden, um das Ergebnis zu erhalten. Ich habe dies bereits bei einigen drahtlosen USB 3G-Modems gesehen.
Tman
USB-Kabel werden häufig für die Stromversorgung externer 2,5-mm-Festplattengehäuse mit stromhungrigen Festplatten verwendet.
Passant
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Und ich bin schockiert. Sie erklärten ruhig ohne Schnupfen oder Bedrängnis ... 1+
Passant
4
@markt: Ja, der USB-Standard ist weitergegangen, hat aber anscheinend den Laptop des OP zurückgelassen.
Olin Lathrop
1
Das ist eine hilfreiche Anwendung des Ohmschen Gesetzes. Ich war mir nicht sicher, wie ich es in diesem Szenario anwenden sollte.
Hawkeye
8
Aus praktischen Gründen können Sie das nicht. Jedes Gerät, das Sie für diese Aufgabe bauen könnten, würde mehr kosten als es wert ist - besorgen Sie sich einfach ein separates Ladegerät.
Olin behauptet fälschlicherweise, dass man nicht mehr Strom als Strom einspeisen kann. Tatsächlich kann man mehr Strom aus als Strom einspeisen. Man kann es einfach nicht kontinuierlich bekommen. Das, was Sie NICHT tun können, ist, mehr Energie herauszuholen, als Sie hineingesteckt haben.
Dies geschieht tatsächlich ständig beim Laden eines Akkus. Sie laden den Akku mit einem niedrigen Strom (geringer Strom) auf und der Akku kann später einen viel höheren Strom (mehr Strom) liefern.
Leistung ist Spannung * Strom.
Energie ist Spannung * Strom * Zeit.
5V * .5A * 1Sekunde sind 2,5 Joule Energie. Das sind 2,5 Watt für 1 Sekunde
5 V * 2,4 A * 0,2083 Sekunden sind ebenfalls 2,5 Joule Energie. Das sind 12 Watt für 0,2083 Sekunden.
Sie können also einen großen Kondensator über Ihren USB-Anschluss aufladen, bis er (fast) 5 Volt erreicht. Dann lassen Sie das Gerät sich vom Kondensator aufladen.
Der Kondensator lädt sich langsam über den USB-Anschluss auf (verbraucht nur 2,5 Watt, aber für eine relativ lange Zeit). Wenn Sie das Ladegerät dann an den Kondensator anschließen, kann es sich viel schneller entladen (mehr Leistung liefern, aber für eine sehr kurze Zeit. )
Schalten Sie hin und her (so dass die Lade- und Entladezyklen ausreichend Zeit haben), und Sie könnten genügend Energie liefern, um Ihr Gerät aufzuladen. Das Aufladen würde jedoch mindestens (12 / 2,5 = 4,8) 5-mal länger dauern als gewöhnlich.
Das Diagramm zeigt, wovon ich spreche. Wenn Sie den Kondensator auf USB umschalten, wird er mit (maximal) 2,5 Watt aufgeladen. Wenn Sie den Kondensator auf die Last schalten, entlädt er sich mit einer viel höheren Rate - der von mir verwendete Kondensatorrechner (nicht der im Simulator) sagt, dass R1 mit maximal 52 Watt entladen wird - Ihr Ladegerät würde das wahrscheinlich nicht ziehen viel, da es den Ladestrom begrenzt ..
Ich bezweifle, dass Ihr Ladegerät Impulse haben möchte, und ich bezweifle, dass es sich lohnt, dies herauszufinden - ein 1F-Kondensator kostet über 50 US-Dollar. Dennoch könnte es getan werden, wenn es wirklich ernsthafte Notwendigkeit gäbe, dies zu tun.
Es ist ziemlich klar, dass das OP fragt, wie 12 W mit weniger in kontinuierlich herauskommen können . Ja, Sie können für kurze Zeit mehr Strom ausschalten als einschalten (Schaltnetzteile funktionieren von Natur aus nach diesem Prinzip), aber das ist eine Symantik, die die eigentliche Botschaft in diesem Zusammenhang verschleiert. Trotzdem habe ich meine Antwort aktualisiert, um die Wieselwörter aufzunehmen, um die Verwirrung zu beheben, die Sie in das Argument eingefügt haben. Ihre Antwort ist im Grunde ein sehr langsam schaltendes Netzteil, aber es kann immer noch nicht mehr Durchschnittsleistung als in
abgeben
Vielen Dank für die Auffrischung des Ohmschen Gesetzes. Ich war ziemlich verrostet, nachdem ich es 20 Jahre lang nicht angeschaut hatte. Dies ist eine sehr kreative Lösung.
Hawkeye
2
Die USB 3.0-Spezifikation ermöglicht einen speziellen Batterielademodus, der die Ausgangsleistung auf 1,5 A erhöht und während dieser Zeit keine Datenübertragung zulässt. Mit dieser Option können Sie einen USB-Y-Adapter verwenden, um zwei separate USB-Anschlüsse anzuschließen. Solange Ihr Gerät in der Lage ist, die Anfrage zu stellen, kann dies insgesamt bis zu 15 W liefern.
Die USB 3.1-Spezifikation fügt Leistungsprofile hinzu, die bis zu 5 A über 12 V oder 20 V ermöglichen und Ihnen deutlich mehr bieten, als Sie benötigen. Dies ist jedoch eine ziemlich neue Spezifikation, und nicht alle Geräte unterstützen diese Leistungsprofile.
Laut Wikipedia ist es die BC1.2-Spezifikation, die das Laden mit 1,5 A MIT gleichzeitigen Daten (hohe Geschwindigkeit) ermöglicht. Die Power Delivery 1.0-Spezifikation fügt Leistungsprofile hinzu, NICHT die USB 3.1-Spezifikation. Dies impliziert, dass ein USB 2.0-Anschluss auch die PD1.0-Spezifikation implementieren könnte.
Jiggunjer
1
Als prägnante Antwort nein. Ein USB-Anschluss, der den USB-Spezifikationen von maximal 500 mA entspricht, liefert 5 V * 0,5 A = 2,5 Watt. Mit Wirkungsgradverlusten in der realen Welt (nominell 80 ~ 90% Wirkungsgrad) können Sie eine höhere Spannung mit weniger Strom oder eine niedrigere Spannung mit mehr Strom bereitstellen, aber Sie können keinen Stromausfall aus dem Nichts erzeugen. Die Ausgangsleistung ist immer geringer als die Eingangsleistung (wenn wir nicht von theoretisch perfekten Systemen sprechen, entspricht die Ausgangsleistung der Eingangsleistung).
Trotzdem sind viele USB-Anschlüsse nicht an einen strengen 500-mA-Ausgang gebunden. 12 W sind ungefähr 2,35 A bei 5 V, also im Grunde ein Tablet-Ladegerät. Apple-Computer mit speziellen Treibern für das iPhone und das iPad bieten dies für das iPad an, dies entspricht jedoch nicht der USB-Spezifikation. Andere Computer variieren.
Da die meisten Laptops über mehr USB-Anschlüsse verfügen, können Sie diese mit einem Y-Kabel wie dem folgenden erhalten:
Auf diese Weise kann ein einzelner Port seine Ausgangsleistung nicht erhöhen, aber Sie können ihn auf zwei davon aufteilen.
Ich vermute, dass Sie auch mehr Kabel verwenden können, um die Leistung auf mehr Ports zu verteilen, obwohl ich nicht sicher bin, ob ich das empfehlen kann.
Immer noch nicht annähernd 12 W ... und dieser schlechte Laptop-Akku!
RBerteig
Dies ist eine sehr praktische Antwort
Hawkeye
0
Obwohl ich so ziemlich allem zustimme, was Olin gesagt hat, ist er in diesem speziellen Fall möglicherweise nicht ganz richtig.
Schließlich habe ich Wikipedia überprüft, weil ich einen vagen Speicher hatte, in dem USB3 möglicherweise eine höhere Leistung liefern kann. Überprüfen Sie die beanspruchten Stromversorgungsfähigkeiten von 3.0 und 3.1 im letzten Absatz.
Antworten:
Nein, das ist grundlegende Physik. Es gibt kein kostenloses Mittagessen (oder Energie).
Wenn der Laptop beispielsweise nur 500 mA bei 5 V ausgibt, erhalten Sie 2,5 W. Sie können dies in eine andere Kombination aus Spannung und Strom umwandeln, aber das Ergebnis kann die eingegebenen 2,5 W im Durchschnitt nicht überschreiten ( Es ist möglich, für kurze Zeit eine höhere Leistung zu erzielen, aber das ist eindeutig nicht das, wonach Sie fragen. Die durchschnittliche Leistung kann immer noch nicht über der durchschnittlichen Leistung liegen.). Da keine Umwandlung zu 100% effizient ist, wird tatsächlich etwas weniger Strom verbraucht, und der Rest wird als Wärme im Konverter abgeführt.
Angenommen, Sie können ein Schaltnetzteil herstellen, das zu 90% effizient ist. Das heißt, mit 2,5 W Eingang erhalten Sie 2,25 W Ausgang bei einer anderen Spannungs- und Stromkombination. Die verbleibenden 250 mW heizen das Schaltnetzteil. Sie könnten beispielsweise 10 V bei 225 mA, 24 V bei 94 mA, 2 V bei 1,13 A usw. erhalten.
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Aus praktischen Gründen können Sie das nicht. Jedes Gerät, das Sie für diese Aufgabe bauen könnten, würde mehr kosten als es wert ist - besorgen Sie sich einfach ein separates Ladegerät.
Olin behauptet fälschlicherweise, dass man nicht mehr Strom als Strom einspeisen kann. Tatsächlich kann man mehr Strom aus als Strom einspeisen. Man kann es einfach nicht kontinuierlich bekommen. Das, was Sie NICHT tun können, ist, mehr Energie herauszuholen, als Sie hineingesteckt haben.
Dies geschieht tatsächlich ständig beim Laden eines Akkus. Sie laden den Akku mit einem niedrigen Strom (geringer Strom) auf und der Akku kann später einen viel höheren Strom (mehr Strom) liefern.
Leistung ist Spannung * Strom.
Energie ist Spannung * Strom * Zeit.
5V * .5A * 1Sekunde sind 2,5 Joule Energie. Das sind 2,5 Watt für 1 Sekunde
5 V * 2,4 A * 0,2083 Sekunden sind ebenfalls 2,5 Joule Energie. Das sind 12 Watt für 0,2083 Sekunden.
Sie können also einen großen Kondensator über Ihren USB-Anschluss aufladen, bis er (fast) 5 Volt erreicht. Dann lassen Sie das Gerät sich vom Kondensator aufladen.
Der Kondensator lädt sich langsam über den USB-Anschluss auf (verbraucht nur 2,5 Watt, aber für eine relativ lange Zeit). Wenn Sie das Ladegerät dann an den Kondensator anschließen, kann es sich viel schneller entladen (mehr Leistung liefern, aber für eine sehr kurze Zeit. )
Schalten Sie hin und her (so dass die Lade- und Entladezyklen ausreichend Zeit haben), und Sie könnten genügend Energie liefern, um Ihr Gerät aufzuladen. Das Aufladen würde jedoch mindestens (12 / 2,5 = 4,8) 5-mal länger dauern als gewöhnlich.
Das Diagramm zeigt, wovon ich spreche. Wenn Sie den Kondensator auf USB umschalten, wird er mit (maximal) 2,5 Watt aufgeladen. Wenn Sie den Kondensator auf die Last schalten, entlädt er sich mit einer viel höheren Rate - der von mir verwendete Kondensatorrechner (nicht der im Simulator) sagt, dass R1 mit maximal 52 Watt entladen wird - Ihr Ladegerät würde das wahrscheinlich nicht ziehen viel, da es den Ladestrom begrenzt ..
Ich bezweifle, dass Ihr Ladegerät Impulse haben möchte, und ich bezweifle, dass es sich lohnt, dies herauszufinden - ein 1F-Kondensator kostet über 50 US-Dollar. Dennoch könnte es getan werden, wenn es wirklich ernsthafte Notwendigkeit gäbe, dies zu tun.
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
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Die USB 3.0-Spezifikation ermöglicht einen speziellen Batterielademodus, der die Ausgangsleistung auf 1,5 A erhöht und während dieser Zeit keine Datenübertragung zulässt. Mit dieser Option können Sie einen USB-Y-Adapter verwenden, um zwei separate USB-Anschlüsse anzuschließen. Solange Ihr Gerät in der Lage ist, die Anfrage zu stellen, kann dies insgesamt bis zu 15 W liefern.
Die USB 3.1-Spezifikation fügt Leistungsprofile hinzu, die bis zu 5 A über 12 V oder 20 V ermöglichen und Ihnen deutlich mehr bieten, als Sie benötigen. Dies ist jedoch eine ziemlich neue Spezifikation, und nicht alle Geräte unterstützen diese Leistungsprofile.
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Als prägnante Antwort nein. Ein USB-Anschluss, der den USB-Spezifikationen von maximal 500 mA entspricht, liefert 5 V * 0,5 A = 2,5 Watt. Mit Wirkungsgradverlusten in der realen Welt (nominell 80 ~ 90% Wirkungsgrad) können Sie eine höhere Spannung mit weniger Strom oder eine niedrigere Spannung mit mehr Strom bereitstellen, aber Sie können keinen Stromausfall aus dem Nichts erzeugen. Die Ausgangsleistung ist immer geringer als die Eingangsleistung (wenn wir nicht von theoretisch perfekten Systemen sprechen, entspricht die Ausgangsleistung der Eingangsleistung).
Trotzdem sind viele USB-Anschlüsse nicht an einen strengen 500-mA-Ausgang gebunden. 12 W sind ungefähr 2,35 A bei 5 V, also im Grunde ein Tablet-Ladegerät. Apple-Computer mit speziellen Treibern für das iPhone und das iPad bieten dies für das iPad an, dies entspricht jedoch nicht der USB-Spezifikation. Andere Computer variieren.
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Da die meisten Laptops über mehr USB-Anschlüsse verfügen, können Sie diese mit einem Y-Kabel wie dem folgenden erhalten:
Auf diese Weise kann ein einzelner Port seine Ausgangsleistung nicht erhöhen, aber Sie können ihn auf zwei davon aufteilen.
Ich vermute, dass Sie auch mehr Kabel verwenden können, um die Leistung auf mehr Ports zu verteilen, obwohl ich nicht sicher bin, ob ich das empfehlen kann.
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Obwohl ich so ziemlich allem zustimme, was Olin gesagt hat, ist er in diesem speziellen Fall möglicherweise nicht ganz richtig.
Schließlich habe ich Wikipedia überprüft, weil ich einen vagen Speicher hatte, in dem USB3 möglicherweise eine höhere Leistung liefern kann. Überprüfen Sie die beanspruchten Stromversorgungsfähigkeiten von 3.0 und 3.1 im letzten Absatz.
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