Catu daya Apple: kabel AC tebal, kabel DC tipis - mengapa?

Catu daya Apple terdiri dari kabel AC yang sangat tebal dan tidak fleksibel (stop kontak dinding ke konverter) dan kabel DC yang sangat tipis dan fleksibel (konverter ke komputer):

Mengapa? Arus melalui kabel harus sebanding, bukan?

EDIT: label pada konverter mengatakan:

• input: 110-240V ~ 1.5A 50-60Hz
• output: 16.5V = 3.65A maks

EDIT2: lih. Adaptor daya ThinkPad (kabel biasa, mirip dengan hp / dell & c)

Yang memiliki bagian DC yang lebih tebal (dari Apple) dan bagian AC yang lebih tipis (dari Apple) dan memiliki peringkat

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

Karakteristiknya tampaknya serupa - mengapa kabelnya berbeda dalam rasio DC cable thickness/ AC cable thickness?

EDIT3: lih. Adaptor AC Untuk System76 Pangolin (yang memiliki 3 kabel - termasuk pembumian - di bagian AC)

Ini dinilai mirip dengan di atas dan memiliki bagian DC lebih tebal dan bagian AC lebih tipis dari kabel Apple.

EDIT4: Sepertinya kabel Lenovo / ThinkPad kurang direkayasa , yang menjelaskan perbedaan ketebalan kabel yang diamati!

Ukuran kabel bukan karena ukuran konduktor tembaga di dalamnya - itu adalah bagian yang cukup kecil dari kabel. Sebagian besar sebagian besar berasal dari isolasi listrik.

Kabel listrik perlu diisolasi agar tidak terjadi hubungan pendek. Semakin tinggi tegangan, semakin tebal isolasi yang dibutuhkan.

Kabel listrik utama Anda yang tebal diisolasi untuk menahan tegangan listrik. Di negara Anda, itu 110 VAC; di negara saya 230 VAC. Selain itu, insulasi harus tahan terhadap lonjakan tegangan transien ("lonjakan") - AS1660.3 menetapkan kabel fleksibel multi-inti harus tahan uji Hi-pot AC 3.000V selama lima menit, sehingga insulasi harus cukup tebal untuk tahan 3.000 V RMS atau 4.200 V puncak .

Kabel DC yang tipis, di sisi lain, hanya harus tahan 12 VDC. Tidak ada kemungkinan lonjakan tegangan pada saluran ini karena desain catu daya tidak memungkinkan. Ada risiko listrik minimal dari 12 VDC. Oleh karena itu kabel ini tidak membutuhkan banyak isolasi dan itu bisa sangat tipis.

Untuk menekankan hubungan antara tegangan dan ketebalan isolasi, Anda bisa mendapatkan kabel seperti ini:

Konduktor tembaga relatif kecil dibandingkan dengan diameter keseluruhan kabel. Perhatikan ketebalan insulasi (bahan putih). Potongan pendek kabel ini tidak memiliki tanda, tetapi ini dinilai untuk setidaknya 132.000 VAC dan insulasi lebih tebal untuk dicocokkan.

Arus melalui kabel DC sebenarnya akan beberapa kali arus melalui kabel AC (penjelasan berikut sedikit), tetapi alasan kabel AC lebih tebal adalah tentang keselamatan operator, daripada daya dukung saat ini.

Kabel listrik memiliki insulasi yang jauh lebih tebal (dan kebetulan juga, penampang konduktor yang lebih tebal) untuk memberikan keamanan tambahan jika terjadi tekukan berulang, abrasi atau benturan, dan kerusakan kabel yang diakibatkan.

Pada dasarnya, seseorang mungkin akan sangat dirugikan oleh kontak dengan konduktor yang membawa tegangan listrik, jika konduktor itu entah bagaimana terkena karena kerusakan isolasi. Dengan kabel DC, kontak tidak membawa risiko sengatan listrik, karena tegangan yang terlibat lebih rendah.

Estimasi Saat Ini:

The listrik melalui kawat listrik akan efisiensi dari konverter daya, kali kekuatan digambar di sisi DC, ditambah sedikit overhead / power diam. Jadi, jika kita mengasumsikan pasokan listrik 110 Volt, efisiensi 80%, daya diam yang dapat diabaikan dan output 5 Volt DC yang memasok daya 5 Watt ke perangkat, maka:

• P = V x I, dengan demikian arus DC I = 5/5 = 1 Ampere
• Daya yang ditarik di sisi AC: 5 / 0.8 = 6.25 Watts
• Arus kabel AC I = 6.25/110 = 0.0568 Amperes = 58.6 mA

Jadi tentu saja bukan tentang daya dukung arus di sisi AC!

Arus di sisi DC akan jauh lebih tinggi. Tapi itu juga dibatasi oleh batako, dan voltase yang jauh lebih rendah. Kabel AC harus tebal karena harus tahan lama. Sebagian besar ketebalan akan menjadi isolasi.

Karena ini adalah produk apel, jawabannya mungkin desain. Itu dirancang setipis mungkin dan masih memenuhi persyaratan hukum.

Sebenarnya, arus akan lebih rendah pada kabel AC. Ini mungkin lebih berkaitan dengan persyaratan daya tahan (ketahanan terhadap kerusakan fisik) kabel AC yang membawa tegangan saluran lebih tinggi.

Persyaratan UL berlaku, khususnya, di sisi AC adaptor daya, dan tentukan satu set atau persyaratan khusus yang harus dipenuhi untuk kabel apa pun yang melakukan tegangan AC rumah. Apple membuat kabel setipis mungkin sambil tetap memenuhi semua kondisi tersebut - kemampuan penanganan saat ini, isolasi, busur potensial tinggi dan kesalahan, dan daya tahan fisik, termasuk potongan, panas, lentur, dan ketahanan aus.

Jika satu-satunya persyaratan adalah menahan 120VAC RMS tanpa melengkung, dan melakukan hingga 1 amp, mereka bisa membuatnya jauh lebih tipis.

Persyaratan UL cukup ketat.

Ada empat kendala pada ukuran minimum kabel dc:

1. nilai tegangan
2. nilai saat ini
3. peringkat degradasi (selama masa pakai produk kami perkirakan kehilangan tidak lebih dari x% tegangan / daya dukung arus karena keausan / penyalahgunaan)
4. ketersediaan kabel

Ada empat kendala pada ukuran minimum kabel ac, dan di sini adalah kejutannya, mereka persis empat kendala yang sama. Perbedaannya sepenuhnya pada peringkat tegangan dan arus. Dalam kedua kasus kabel harus berukuran oleh sumber listrik. Dalam kasus dc sumbernya adalah catu daya (yang pada gilirannya diukur oleh beban). Dalam kasus ac sumbernya adalah outlet. Dengan interpretasi ketat terhadap NEC, outlet dapat memasok 20 amp pada 115 volt, meskipun karena catu daya dinilai 220 volt, Anda harus mengasumsikan bahwa kabel akan dicolokkan ke steker adaptor dan ada instalasi yang menempatkan outlet 20 amp pada 30 sirkuit amp (penjara dan sekolah suka melakukan ini). Jadi kabelnya harus bisa menangani kegagalan pada 220 volt 30 amp.

Saya belum pernah melihat kawat diberi nilai 110 volt atau 220 volt. 300 volt dan 600 volt kabel adalah hal biasa. Biasanya mereka menggunakan kabel 300 volt untuk kabel tegangan rendah dan 600 volt untuk sisi ac. 14 kawat pengukur dapat membawa 20 amp, meskipun mungkin menjadi hangat saat melakukannya, dan mungkin tidak akan gagal di bawah lonjakan 30 amp.

Ukuran kabel listrik fleksibel untuk perangkat kecil ditentukan terutama oleh pertimbangan keamanan. Core harus cukup tebal untuk tidak putus dari tekanan mekanis dan cukup tebal sehingga jika terjadi korsleting, mereka tidak menguap sebelum fuse / breaker melakukannya. Insulasi dan selubung harus cukup tebal sehingga bahkan setelah bertahun-tahun keausan mereka masih menyediakan isolasi yang memadai.

Kabel apel memiliki kabel pembumian (meskipun anehnya adaptor bagian yang memungkinkan Anda untuk menggunakan batu bata listrik tanpa kabel digali). Kabel arde diinginkan pada catu daya mode sakelar yang lebih besar karena memungkinkan arus sentuh berkurang secara dramatis.

Saya menduga konektor aneh memiliki pengaruh juga. Apple mungkin tidak ingin merancang varian konektor itu untuk jenis kabel yang berbeda dan mungkin memilih untuk menggunakan jenis / ukuran yang dapat diterima di mana saja. Kabel Cloverleaf di sisi lain dibuat dalam jumlah besar, sehingga lebih masuk akal untuk merancang varian untuk spesifikasi masing-masing negara dan komoditas menyediakan lebih banyak ruang bagi vendor cerdik di Cina untuk mendorong keluar produk yang tidak patuh.

Kabel output DC di sisi lain tidak dianggap sebagai risiko keselamatan yang signifikan, sehingga ukurannya sebagian besar ke vendor kompromi antara efisiensi dan ketampanan. Apple ingin mesin mereka terlihat ramping di toko, jadi kabelnya tipis.