Alimentando laptop desde fuentes de 12V sin inversor

Esta pregunta tiene dos partes:

1) ¿Qué tan ineficiente es aumentar 12 V a 120 V y luego volver a 12 V como cuando se usa un inversor de corriente para automóvil tradicional para alimentar una computadora portátil? fuente de alimentación del portátil)?

2) ¿Hay alguna forma de alimentar una computadora portátil directamente desde una batería de automóvil de 12V? Esto sería útil no solo para su uso en un automóvil, sino también para un hogar con energía solar que funciona con baterías de 12V. Si hay una ganancia significativa al no pasar por el ciclo de impulso / inversión de los inversores de energía, entonces sería prudente alimentar las computadoras portátiles y otros dispositivos de 12V directamente desde la batería. Me doy cuenta de que las computadoras portátiles tienen diferentes clasificaciones de suministro de energía y algunas requieren más de 12 V, pero parece un desperdicio aumentar todo a 120 V antes de volver a bajarlo.

Sí, se desperdicia toneladas de energía al pasar de 12 V a 110 V, especialmente cuando todo lo que hace es pegarlo en una fuente de alimentación que también pierde algo de energía convirtiéndolo nuevamente en CC de bajo voltaje.

Puede comprar un convertidor CC / CC que entregará un voltaje ajustable de 9-20 V CC cuando se le dé una entrada de 10-24 V CC.

He construido un convertidor de estilo SEPIC antes, solo para este tipo de cosas: http://dren.dk/carpower.html

Algunas computadoras portátiles pueden funcionar con fuentes de energía variables, generalmente las más antiguas.

Los adaptadores DC-DC pierden un 20% en su conversión básica de 12 V a 19 V. (Probado yo mismo con un multímetro), frente al 40% o más para alimentar el inversor de 110 V para ejecutar el adaptador de CA a la salida de 19 V CC.

Me gustaría encontrar una computadora portátil más nueva y EFICIENTE que haya sido construida para tomar una entrada de alimentación de CC de 11-15.5 V ... Una computadora más vieja que tengo (demasiado lenta) es una fuente de alimentación NEC Daylite, 16 V por lo general, pero se apagará 11-16V no hay problema. aproximadamente 7-11 vatios dependiendo del uso.

Es posible que el fabricante de su computadora portátil ya tenga un accesorio adaptador para vehículo / avión que pueda comprar. Convertirá el voltaje de la batería al voltaje de entrada adecuado para la computadora portátil directamente (DC-DC). Quizás sirva para un doble servicio y también pueda tomar entrada de CA (pared).

Aquí hay un ejemplo de Dell:
http://accessories.dell.com/sna/productdetail.aspx?c=us&l=en&s=dhs&cs=19&sku=310-8814#Overview

Aquí hay una versión genérica de Duracell que se adapta a la mayoría de las principales marcas de computadoras portátiles:
http://www.amazon.com/DURACELL-Universal-Adapter-Interchangeable-DRACDC5101/dp/B003ICXALS

He estado haciendo exactamente esto en mi casa alimentado por paneles solares. Cuando construí la casa, hice que el electricista hiciera el cableado de CC a ciertos puntos. Como el mío es un sistema de 24 voltios, utilizo un convertidor reductor para obtener 19 V para alimentar mi computadora portátil Asus y un monitor LED externo LG (nuevamente 19 V). Hay muchos convertidores de dinero disponibles a bajo precio (pero decente por lo que puedo decir) disponibles para hacer esto. Tenga en cuenta que en mi caso tuve que usar un puente rectificador (BR68) antes del convertidor reductor para filtrar la ondulación de CA baja de la línea de CC. Creo que la onda estaba entrando debido a las líneas AC / DC que comparten un conducto de pared. Aquí hay uno que encontré.

Es sobre todo un mito que es mucho más eficiente alimentar dispositivos de CC como computadoras portátiles en un sistema de CC de extremo a extremo en lugar de usar un inversor y luego el convertidor de CA-CC existente en su lugar ¹ .

Echemos un vistazo a su primera pregunta:

1) ¿Qué tan ineficiente es aumentar 12 V a 120 V y luego volver a 12 V como cuando se usa un inversor de corriente para automóvil tradicional para alimentar una computadora portátil? fuente de alimentación del portátil)?

Depende de su hardware, pero no es demasiado terrible. Tiene dos conversiones principales: la conversión CC -> CA en el inversor y la conversión CA -> CC en la fuente de alimentación del dispositivo.

La mayoría de los inversores de calidad moderna tienen una eficiencia superior al 90% y muchos alcanzan una eficiencia del 95% en una gran parte de su rango operativo. Los inversores muy baratos o pequeños pueden ser peores, quizás en los años 80 bajos e incluso los inversores buenos a menudo son menos eficientes cuando funcionan a muy baja potencia en relación con su potencia nominal.

Para el lado AC -> DC encontrarás más variación. Algunos convertidores de calidad, por ejemplo, los suministrados con algunas computadoras portátiles de marca, alcanzan una eficiencia del 90%, pero muchos otros están en el rango del 70% al 80%. Los convertidores CA -> CC muy pequeños, como los que se encuentran en los enchufes USB, tienden a ser un poco menos eficientes que los convertidores con menos limitaciones de espacio.

En general, está buscando una pérdida en el mejor de los casos del 15% (un inversor eficiente del 95% con una fuente de alimentación eficiente del 90%) a una pérdida en el peor de los casos con un inversor razonable del 40% (un inversor en el 80 alto combinado con una fuente de alimentación del 70% ² .

Ahora considere también que la ruta de CC de "extremo a extremo" generalmente también necesitará una conversión de CC a CC a menos que el dispositivo funcione exactamente al voltaje (por ejemplo, 12 V o 24 V) de su sistema de CC. Es probable que esta conversión sea, en el mejor de los casos, tan eficiente como una de las conversiones anteriores. En el peor de los casos, si compra uno de los diversos convertidores reductores / reductores ajustables con amplios rangos de entrada y salida, la eficiencia podría ser considerablemente menor si está operando fuera de su rango ideal. Ignorando todos los demás factores, ¡incluso es posible que la ruta de CC completa ya sea menos eficiente que la de CA!

Aún así, supongamos que la ruta DC completa es teóricamente algo más eficiente que la ruta DC-AC-DC, en quizás un 10%. Estas son las desventajas de una ruta DC completa que podría superar esa pequeña ventaja:

• Algo así como un hogar (o RV o lo que sea) como usted menciona en el punto (2) ya tendrá un cableado de 120V existente: los dispositivos de alimentación en un sistema de CC completo requerirían ubicar esos dispositivos muy cerca del banco de baterías o ejecutar un segundo cableado de CC sistema con un esfuerzo considerable (agregar cableado a una casa existente es mucho más difícil que hacerlo ya que está siendo construido, a menos que no le importe lo feo). Además, se encontrará con problemas como la falta de una toma de corriente estándar para alimentación de CC (el encendedor de cigarrillos es probablemente la cosa más ampliamente compatible, pero no es adecuada para muchos propósitos).
• Los voltajes más bajos son inherentemente menos eficientes que los voltajes más altos para la transmisión: tanto porque una caída de voltaje absoluta dada representa una fracción relativa más alta del voltaje total, como porque proporcionalmente se necesita más corriente para entregar la misma potencia. Este efecto es aproximadamente cuadrático: un sistema de 12V sufre aproximadamente 100 vecesla caída de voltaje como cables del mismo calibre a 120V del mismo calibre para entregar la misma potencia. Un ejemplo: más de 10 pies de cableado doméstico de 14 AWG, para una carga de 120 W, un sistema de 120 V necesita 1 amperio y sufre una caída de voltaje del 0.042%, básicamente un error de redondeo. Un dispositivo de 12V de la misma potencia necesitaría 10 amperios y sufriría una caída de voltaje del 4.2%, por lo que con más de 10 pies de 14 AWG ya ha perdido casi tanta energía como la que perdería en un buen inversor. En una casa, podría tener tendidos de cableado de 50 o 100 pies, lo que resulta en caídas de voltaje de CC que hacen que el sistema sea insostenible, incluso con una pequeña carga de 120W. En la práctica, necesitaría usar un calibre de cable significativamente más grande para contrarrestar esto: un costo significativo que en su lugar podría gastarse en más paneles solares o baterías.
• La CA es la predeterminada: casi todos los electrodomésticos que compra vienen por defecto con un enchufe de CA. Hay todo tipo de electrodomésticos donde se puede también comprar una versión de DC, pero a menudo con una gran reducción de las selecciones. Si puedescompre un refrigerador alimentado por CC, pero prácticamente tiene que elegir entre 1 o 2 modelos extraños en su tienda local de baterías / energía solar. A menudo son el doble del precio de un refrigerador que compraría en cualquier otro lugar, y se basan en algún modelo antiguo que puede ser menos eficiente. Lo mismo para los ventiladores DC, televisores, cafeteras, lo que sea. Sí, existen, pero el mercado es actualmente minúsculo como sigue la selección. Perderás más dinero y estarás menos contento con lo que terminas de lo que ahorrarás en "pérdidas de conversión de CA". El único enfoque que funciona aquí es obtener cosas que funcionan con CA pero que tienen un bloque de alimentación de CA-CC externo: puede omitir el bloque y conectar su sistema de CC directamente (pero nuevamente los voltajes generalmente son cosas raras como 17V, 21V, etc., por lo que aún necesita una conversión).

Así que seré lo que parece la voz solitaria aquí y diré que cualquier tipo de "sistema DC" de tamaño grande o mediano realmente no tiene sentido solo para ahorrar en las pérdidas de conversión cuando se conectan los dispositivos estándar. 120V AC es en realidad un método bastante razonable de distribución de energía, especialmente porque es la entrada predeterminada para casi todo lo que compraría. Las pérdidas de conversión son bastante pequeñas con equipos modernos, y generalmente no se pueden evitar las pérdidas de conversión por completo, incluso con un sistema de CC completo.

¹ A veces lo llamaré el enfoque DC-AC-DC.

² Por supuesto, puede llevar el peor de los casos mucho más lejos si busca un inversor realmente ineficiente (pero esto está bajo su control) y encuentra algún dispositivo con un terrible (o simplemente viejo) SMPS o regulador lineal que es muy ineficiente.