您是对的,功率是电压和电流的乘积。这表明任何电压x电流组合都可以,只要达到所需的功率即可。
但是,回到现实世界后,我们遇到了各种各样的现实。最大的问题是在低电压下,电流需要很高,并且高电流昂贵,大和/或处理效率低。电压上也有一个限制,超过该电压会带来不便,这意味着价格昂贵或过大。因此,中间的范围适中,最适合我们处理不便的物理问题。
以您的60 W设备为例,首先考虑120 V和500 mA。都不会推动任何导致异常困难或费用的限制。除非您不尝试将其绝缘到200 V(总是留有余量,尤其是绝缘额定值),否则几乎会发生这种情况。500 mA不需要异常粗或昂贵的电线。
5 V和12 A当然是可行的,但是已经不能只使用普通的“连接”导线。与可处理500 mA的电线相比,用于处理12 A的电线将更粗且成本更高。这意味着要花更多的铜,这要花真钱,会使电线的挠性降低,并使之更粗。
另一方面,将电压从120 V降至5 V并没有带来什么好处。一个优点是安全等级。通常在48 V或更低的电压下,调节器变得更简单。当您降低到30 V时,如果晶体管等只需要处理10 V,就不会节省太多。
更进一步,在60 A时1 V将非常不便。通过在如此低的电压下启动,电缆中较小的压降会变得更加明显,导致效率低下,正好是很难避免的时候。考虑电缆的总输出和反向电阻仅为100mΩ。即使整个两端都具有1 V的电压,它也只能吸收10 A的电流,并且不会为器件留下任何电压。
假设您希望设备至少有900 mV的电压,因此需要提供67 A的电流以补偿电缆中的功率损耗。电缆的输出和输出总电阻必须为(100 mV)/(67 A)= 1.5mΩ。即使在总共1 m的电缆上,也需要相当粗的导体。并且,它仍然会耗散6.7W。
处理高电流的困难是公用事业规模的输电线路是高电压的原因。这些电缆可能长达100英里,因此串联电阻会增加。公用事业使电压尽可能高,从而使100英里的电缆便宜,并减少了电力消耗。高压确实要花费一些,这主要是保持电缆周围与其他导体的更大间隙的要求。但是,这些成本还不如在电缆中使用更多的铜或钢那么高。
AC的另一个问题是集肤效应意味着您对于较大直径的电阻的收益递减。这就是为什么对于长距离而言,传输DC变得更便宜,然后在接收端支付将其转换为AC的费用。