苹果电源:AC 线粗,DC 线细——为什么?

电器工程 电源 电缆
2022-01-08 13:33:47

Apple 电源由一根非常粗、不灵活的 AC 电缆(墙上插座到转换器)和一根非常细、灵活的 DC 电缆(转换器到计算机)组成:

苹果电源

为什么?通过电缆的电流应该是可比的,对吧?

编辑:转换器上的标签说:

  • 输入:110-240V ~ 1.5A 50-60Hz
  • 输出:16.5V = 3.65A 最大值

EDIT2:参见。ThinkPad 电源适配器(典型电缆,类似于 hp/dell &c)

ThinkPad 电源适配器

直流部分厚(比苹果),交流部分薄(比苹果),额定

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

特性似乎相似 - 为什么电缆的比率DC cable thickness/如此不同AC cable thickness

EDIT3:参见。System76 Pangolin 的交流适配器(交流部分有 3 根电线 - 包括地线)

适用于 System76 Pangolin 的 AC 适配器

它的额定值与上述类似,并且比 Apple 电缆具有更厚的 DC 部分和更薄的 AC 部分。

EDIT4:看起来联想/ThinkPad 电缆设计不足,这解释了观察到的电缆厚度差异!

4个回答

电缆的大小不是由于它们内部的铜导体的大小 - 这是电缆的一小部分。大部分来自电绝缘。

电缆需要绝缘,以免短路。电压越高,所需的绝缘层越厚。

您的粗电源线经过绝缘处理,可承受电源电压。在您所在的国家/地区,这是 110 VAC;在我的国家,它是 230 VAC。最重要的是,绝缘层必须承受瞬态电压尖峰(“浪涌”)—— AS1660.3规定多芯柔性电缆必须承受 3,000V AC 耐压测试 5 分钟,因此绝缘层必须足够厚以承受 3,000V RMS 或4,200 V 峰值

另一方面,细直流电缆只需承受 12 VDC。这条线路上没有任何电压尖峰的可能性,因为电源的设计不允许它们。12 VDC 的触电风险极小。因此,这种电缆不需要太多绝缘,而且可以很细。

为了强调电压和绝缘厚度之间的关系,你可以得到这样的电缆:

大电缆

铜导体相对于电缆的总直径相对较小。注意绝缘层的厚度(白色材料)。这条短电缆没有标记,但额定电压至少为 132,000 VAC,绝缘层更厚以匹配。

通过直流电缆的电流实际上是通过交流电缆的电流的几倍(稍后解释),但交流电缆较粗的原因是为了操作员的安全,而不是载流能力。

电源线具有更厚的绝缘层(顺便说一下,导体横截面也更厚),以在反复弯曲、磨损或冲击以及由此导致的电缆损坏的情况下提供一些额外的安全性。

基本上,如果导体由于绝缘损坏而以某种方式暴露出来,那么一个人可能会因接触带有电源电压的导体而受到严重伤害。使用直流线,由于涉及的电压较低,因此接触不会有触电的风险。


电流估计:

通过电源线的功率将是功率转换器的效率乘以直流侧消耗的功率,再加上一些开销/静态功率。因此,如果我们假设 110 伏主电源、80% 效率、可忽略的静态功率和 5 伏直流输出为设备提供 5 瓦功率,那么:

  • P = V x I,因此直流电流I = 5/5 = 1 Ampere
  • 交流侧消耗的功率:5 / 0.8 = 6.25 Watts
  • 交流线电流I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

所以这肯定不是交流侧的电流承载能力!

直流侧的电流会高得多。但它也受到电源砖的限制,而且电压要低得多。交流电源线需要很粗,因为它必须耐用。大部分厚度将是绝缘的。

由于它是苹果产品,答案可能是设计。它被设计为尽可能薄,但仍符合法律要求。