Коротка відповідь:
ТАК; Ви завжди будете платити за живлення USB, принаймні, на стільки більше енергії від стіни . Це не тільки вимагається законами термодинаміки, це також притаманне тому, як працюють джерела живлення.
Більш відповідь:
Ми візьмемо всю систему комп’ютера, його внутрішнє джерело живлення, його операційні схеми та схему USB-порту за одну велику, чорну скриньку під назвою Supply. Для цілей цієї ілюстрації весь комп'ютер - це один великий зарядний пристрій USB з двома виходами: робоча потужність комп'ютера, яку ми будемо називати Pc , і вихідна потужність USB, яку ми будемо називати Pu .
Перетворення енергії з однієї форми (напруга, струм, частота) в іншу і проведення живлення від однієї частини ланцюга до іншої - це все фізичні процеси, які є менш ніж ідеальними. Навіть в ідеальному світі, із надпровідниками та ще придуманими компонентами, схема може бути не кращою, ніж ідеальною. (Важливість цього тонкого повідомлення виявиться ключовим у цій відповіді). Якщо ви хочете, щоб 1W вийшов з ланцюга, ви повинні поставити щонайменше 1W, а в усіх практичних випадках трохи більше 1W. Це трохи більше потужності, втраченої при конверсії, і називається втратою . Назвемо потужність втрат Pl, і це безпосередньо пов'язано з кількістю енергії, що постачається електроживленням. Втрати майже завжди проявляються як тепло, і тому електронні ланцюги, які мають великі рівні потужності, повинні провітрюватися.
Існує деяка математична функція (рівняння), яка описує, як втрати змінюються залежно від вихідної потужності. Ця функція буде включати квадрат вихідної напруги або струму, коли втрачається потужність опору, частота, помножена на вихідну напругу або струм, коли втрачається потужність при комутації. Але нам не потрібно зупинятися на цьому, ми можемо обернути всю невідповідну деталь в один символ, який ми будемо називати f (Po) , де Po - загальна вихідна потужність, і використовується для відновлення вихідної потужності до втрати рівняння Pl = f (Pc + Pu) .
Блок живлення - це ланцюг, який вимагає живлення для роботи, навіть якщо він зовсім не забезпечує вихідну потужність. Інженери з електроніки називають це спокійною потужністю, і ми будемо називати це Pq . Спокійне живлення є постійним, і це абсолютно не впливає на те, наскільки наполегливо працює блок живлення для доставки вихідної потужності. У цьому прикладі, коли комп'ютер виконує інші функції, крім живлення зарядного пристрою USB, ми включаємо в Pq робочу потужність інших функцій комп'ютера .
Вся ця потужність надходить з розетки, і ми будемо називати вхідну потужність Pw , ( Pi виглядає в заплутаному вигляді як Pl , тому я перейшов на Pw для живлення на стіні).
Тож тепер ми готові скласти вищезазначене та описати, як пов’язані ці вклади у владу. Ну, по-перше, ми знаємо, що кожен мікрохвильовий вивід енергії або його втрати надходять від стіни. Тому:
Pw = Pq + Pl + Pc + Pu
І ми знаємо, що Pl = f (Pc + Pu) , тому:
Pw = Pq + f (Pc + Pu) + Pc + Pu
Тепер ми можемо перевірити гіпотезу, що прийом живлення з виходу USB збільшує потужність стінки менше, ніж потужність USB . Ми можемо формалізувати цю гіпотезу, побачити, куди вона веде, і побачити, чи пророкує вона щось абсурдне (у такому випадку гіпотеза помилкова) чи передбачити щось реалістичне (у такому випадку гіпотези залишаються правдоподібними).
Ми можемо написати гіпотезу спочатку так:
(Живлення на стіні з завантаженням USB) - (живлення на стіні без завантаження USB) <(живлення USB)
і математично як:
[Pq + f (Pc + Pu) + Pc + Pu] - [Pq + f (Pc) + Pc] <Pu
Тепер ми можемо спростити це, усунувши однакові умови з обох сторін знаку мінус і видаливши дужки:
f (Pc + Pu) + Pu - f (Pc) <Pu
то віднімаючи Pu з обох сторін нерівності (<знак):
f (Pc + Pu) - f (Pc) <0
Ось наш абсурд. Що означає цей результат у звичайній англійській мові:
Додаткові втрати, пов’язані із захопленням більшої потужності від постачання, негативні
Це означає негативні резистори, негативні напруги, що падають через напівпровідникові з'єднання, або потужність, що магічно виникає з ядер індукторів. Все це - нісенітниця, казки, бажане мислення машин безперервного руху, і абсолютно неможливо.
Висновок:
Фізично неможливо, теоретично чи інакше, виводити живлення з комп'ютерного порту USB, причому менше менше, ніж стільки ж зайвої потужності, що надходить із розетки.
Що пропустив @zakinster?
З найбільшою повагою до @zakinster він неправильно зрозумів природу ефективності. Ефективність є наслідком взаємозв'язку між вхідною потужністю, втратою та вихідною потужністю, а не фізичною величиною, для якої вхідна потужність, втрата та вихідна потужність є наслідками.
Для ілюстрації візьмемо випадок джерела живлення з максимальною вихідною потужністю 900 Вт, втрати, задані Pl = APo² + BPo, де A = 10 ^ -4 і B = 10 ^ -2, а Pq = 30W. Моделюючи ефективність ( Po / Pi ) такого джерела живлення в Excel та графіку його за шкалою, аналогічною кривій Anand Tech, дає:
Ця модель має дуже круту початкову криву, як джерело Anand Tech, але повністю моделюється відповідно до вищенаведеного аналізу, який робить вільну потужність абсурдною.
Візьмемо цю модель і розглянемо приклади, які @zakinster дає у випадку 2 та випадку 3. Якщо ми змінимо Pq на 50 Вт і зробимо подачу ідеальною , з нульовими втратами, тоді ми можемо отримати 80% ефективність при навантаженні 200 Вт. Але навіть у цій ідеальній ситуації найкраще, що ми можемо отримати на 205 Вт, - це ефективність 80,39%. Щоб досягти 80,5%, @zakinster пропонує, практична можливість вимагає негативної функції втрат, що неможливо. А досягти 82% ефективності все ще неможливо.
Для короткого опису, див. Короткий відповідь вище.
