ACおよびDCデバイス

ライト、テレビ、ファンなどの家電製品が電源から直接AC電源を使用するのに、電話とラップトップはアダプターを使用してACをDCに変換するのはなぜですか？

これは主に、通常の電子機器が必要とするものと比較して、ライン電圧が「高い」ためであり、安全なためです。

照明やファンなど、電力を大量に消費するデバイスは、電源ラインの電圧で直接動作するように構築されています。より高い電圧からユーザーを保護するコストは、電力をより効率的に使用し、変換する必要がないため相殺されます。

電子機器が組み込まれているデバイスでは、電子機器を実行するために低電圧が必要です。これは、高電源電圧を電子機器に必要な低電圧に変換する追加の電源を意味します。また、電子機器の動作にはDCが必要なため、DCに変換されます。

電源電圧とデバイスの実際の内部との間にこのコンバータがあることを考えると、製造元はどこに配置するかを選択できます。場合によっては、このコンバーターをデバイスの外部に配置することが理にかなっています。これにより、デバイスの高電圧からユーザーを保護する必要がなくなります。ここで詳しく説明します。

一部の電子機器は、電源を内部に配置するのに十分な大きさです。TVの例はこのカテゴリに含まれます。それは依然として内部で低電圧DCで動作する電子デバイスですが、電源が内部にあるのに十分な大きさです。

「なぜ電源ネットワークの電圧が110VAC / 220VACなのか」から始める必要があります。したがって、変圧器で電圧を変換したり、モーター（AC）を移動したりするのが簡単なので、ACです。どちらの理由も、エレクトロニクスが登場するずっと前からありました。

TV、ラップトップなどの電子機器の場合は、常にDCが必要で、160V / 315V（整流AC）より大幅に低くなります。これは、真空管とは異なり、半導体がどのように機能するかについてです（私はそれを知りませんが、私はそれほど古くはありません）。

では、なぜデバイスの中に電源があり、場合によっては外部にあるのでしょうか。これは、アプリケーションの考慮事項によるものです。ラップトップ-移動中に電源を入れたくない。だから、家に置いておくことができる外部のものを使用します。

テレビの場合は問題ではないので、通常はお客様が中に入れておくとよいでしょう。非常にスリムなデバイスの場合でも、電源は外部にあります。

ここで与えられた説明のほとんどはほとんど正しいのですが、OPが尋ねたものに実際には答えていないと感じています。これは面白いです。なぜなら、説明はほんの数文であると思うからです。

ACがコンセントから出てくる主な理由は、DCを長距離（特に低電圧DC）に伝送するのが非常に非効率だからです。（それ以外に：少なくともほとんどのソースでは、電気は生成時にACでもあります。）家に来ると、ほとんどすべての最新のデバイスがDCを必要とするため、使用前にDCに変換されます。ある種のACを必要とするものはそれ自身を生成し、コンセントからそれに供給されたACを使用しません。

いくつかの例外があります。（現時点では3つしか考えられませんが、まだまだあります）：

• モーター：ほとんどの（大きな）電気モーターはACで動作するため、コンセントからすぐに使用できます。

• incandescantランプ：ランプを光らせるには熱が必要です。その熱がACまたはDCから来るかどうかは問題ではないので、変換する理由はありません。

• 発熱体：インカンデスカントランプと同じ

ラップトップが外部アダプターを使用する場合と同じように、テレビは内部でDCに変換するため、例外ではありません。

別のAC / DCコンバーターを使用するもう1つの理由は、安全性です。ラップトップや携帯電話などのデバイスは、通常、肌に密着した状態でユーザーが操作することを目的としています。内部AC / DCコンバーターの小さな障害は非常に危険です。

最も簡単な解決策は、アダプターの適切な絶縁を使用して、ライン電圧をデバイスの外部およびデバイスから離れた場所で処理することです。デバイスは低電圧DCのみを認識します。

通常の柱上変圧器とそれより大きないとこはACを必要とし、ほとんどの初期の家庭用電気機器はACとDCのどちらを取得しても問題がなかったため、家にはACが供給されています。そして、他の多くの理由により、配電プロセスでACを扱う方が簡単です。

オーディオまたはビデオを処理するほとんどすべてのデバイス（古いチューブ型のラジオやテレビを含む）は、ほとんどの操作で内部的にDCを使用します。しかし、小規模でACからDCに変換することは特に難しくありません。

その理由の一部は歴史的なものです。電圧変換には、現在よりもはるかに大きく高価なハードウェアが必要でした。また、多くの電気機器では、現在よりも高い電圧が必要でした。高電圧を必要としない最初の汎用電球デザインである白色LEDは、（効率またはそれを機能させるために）2010年頃に市場に登場しました。線形の「壁のいぼ」は依然として一般的でした2000年には、ブラウン管テレビも同様でした。真空管を内部で（おそらくトランジスタと一緒に）使用したラジオやテレビは、1980年代初頭でもまだ一般的でした。

したがって、ランプや家庭用電化製品などの古い電気の使用は、ライン電圧を直接利用できるように設計されている傾向があります。これは、ライン電圧を利用できることの方が便利であり、またそうする方が安かったからです。

現在購入している家庭用機器で、まだ電源電圧で直接動作しているものは、おそらく内部に高出力モーターまたはヒーターを備えています。これらは、ライン電圧を直接使用する方がより効率的なアプリケーションです。LED電球は特殊なケースです。12VDC程度に給電することはある程度意味がありますが、住宅にはすでにすべての配線およびランプハードウェアが線間電圧照明用に設定されているため、代わりに電力コンバータが組み込まれています。

（ピーナツギャラリーの質問：現行世代のコンシューマーグレードのオーディオギアの内部でどのような電圧が使用されていますか？これらは、ライン電圧の電源入力を受け取る傾向がありますが、それは単に「ケース内にコンバーターを取り付けることができる」 「シナリオは他の回答で言及されています。私はどちらの方法かわかりません。）

蛍光灯と白熱灯は基本的にACで直接動作しますが、これは電気的にシンプルであり（変更を加えなくても実際にはACまたはDCで動作します）、高電圧を許容するように設計されているためです。あなたはそれらのスローモーションビデオを撮ることができます、そしてあなたは現在の振動として彼らが実際にオンとオフを切り替えることがわかります。

このように機能するモーターを設計することはそれほど難しくないので、ファンのモーターのようなモーターもACで動作します。

LEDライトとテレビは、ラップトップの電源ブリックと同様の回路を使用して、実際には内部でDCに変換されます。ポータブル電子機器に独立したAC-DCコンバーターがある主な理由は、持ち物や携帯性の不快さであり、TVやLEDライトの問題ではありません。

設計者がACではなくDCを選択する理由については、多くの理由があります。バッテリーで動作する必要がある携帯電話やラップトップのようなアプリケーションの場合。彼らはDCからACに変換するためにインバーターを追加する必要があり、ポータブルになるはずの製品に熱と重量を追加します。また、基本的にすべてのデジタル回路はDCで動作し、AC電源のみを使用する電話またはテレビをゼロから設計することは不可能ではないにしても信じられないほど高価になります。設計に関するすべての質問と同様に、主要な動機はコストです。ACを受け入れるようにモーターを設計したり、ACからDCに変換するために変圧器を設置したりする方が安価ですか？

主な理由は熱です。小型のデバイス/アプライアンスは、ACからDCへの変換で熱を放散するのが困難です。AC / DCコンバーターをシャーシの外側に配置することで、小さなデバイス/機器は熱源を他のコンポーネントから遠ざけ、シャーシ内で処理する必要がないためコストを削減します。