交流和直流设备

为什么诸如电灯，电视和风扇之类的家用电器直接使用电源供应的交流电，而电话和笔记本电脑却使用适配器将交流电转换为直流电？

这主要是由于与正常电子设备所需的电压和安全的电压相比，线路电压“较高”。

诸如灯和风扇之类的消耗大量功率的设备可以直接在电源线电压下运行。保护用户免受更高电压影响的成本可以通过更有效地使用电源而不必转换来抵消。

其中装有电子设备的设备需要低压才能运行电子设备。这意味着需要一个额外的电源，它将高线路电压转换为电子设备所需的低电压。它还会转换为直流电，因为电子设备需要直流电才能工作。

鉴于在线路电压和设备的实际内部之间存在此转换器，制造商可以选择将其放置在何处。在某些情况下，将此转换器置于设备外部很有意义。这减轻了保护用户免受设备高电压影响的需要。我在这里详细介绍。

一些电子设备足够大，可以将电源放入内部。您的电视示例属于此类别。它仍然是内部在低压DC上运行的电子设备，但它足够大，内部可以供电。

您必须从“为什么电网电压为110VAC / 220VAC”开始。之所以是交流电，是因为这样很容易通过变压器转换电压或移动电动机（AC）。两种原因都早在电子产品问世之前。

对于电视，笔记本电脑之类的电子产品，您将始终需要直流电，并且直流电明显低于160V / 315V（整流交流电）。这是因为半导体的工作原理与真空管不同（我不知道，我还不那么老）。

那么，为什么有时在设备内部有时在外部有电源？这是因为应用程序注意事项。笔记本电脑-在旅途中，您不希望内部有电源。因此，您可以使用外部的东西，而您可以留在家中。

对于电视而言，这无关紧要，因此通常对于客户来说，将其装在里面更好。尽管有时对于非常纤薄的设备，电源仍将是外部电源。

我有一种感觉，即使此处给出的大多数解释大部分都是正确的，但它们并没有真正回答操作员的要求。这很有趣，因为我认为解释应该只有几句话。

交流电从您的插座中出来的主要原因是，它无法有效地长距离传输直流电（尤其是低压直流电）。（此外：至少在大多数情况下，电力产生时也是交流电。）当进入家中时，几乎总是在使用前将其转换为直流电，因为几乎所有现代设备都需要直流电。需要某种交流电的人会自己产生交流电，而不使用从插座提供的交流电。

只有少数例外。（目前我只能想到3个，但可能还有更多）：

• 电动机：大多数（大型）电动机都采用交流电运行，因此可以直接在插座上使用。

• incandescant灯：它们需要热量才能使灯发光。不论热量是来自交流还是直流都无所谓，因此没有理由将其转换。

• 加热元件：与incandescant灯相同

您的电视也不例外，因为它在内部转换为DC，就像您的笔记本电脑使用外部适配器一样。

使用单独的AC-DC转换器的另一个原因是安全性。诸如笔记本电脑和移动设备之类的设备通常应由用户与皮肤紧密接触来操作。内部交流到直流转换器的小故障可能非常危险。

最简单的解决方案是使电源电压在设备外部且远离设备，并在适配器中适当隔离。设备仅看到低压直流电。

由于常规的极变压器及其较大的表亲都需要交流电，因此为家庭提供交流电，并且大多数早期的家用电气设备都不关心它们是交流电还是直流电。并且由于许多其他原因，在分发过程中处理AC更容易。

几乎所有处理音频或视频的设备（包括旧的管状收音机和电视）内部都使用DC进行大部分操作。但是从小规模的交流电转换为直流电并不是特别困难。

部分原因是历史原因。电压转换曾经涉及比今天更大，更昂贵的硬件，并且许多电子产品过去需要比今天更高的电压。白光LED，这是第一个不需要的通用电灯设计高压（无论是为了提高效率还是使其完全正常工作），仅在2010年左右才上市。线性“壁疣”仍然很普遍在2000年，阴极射线管电视也是如此。内部使用真空管（也许与晶体管并用）的收音机和电视在1980年代初期仍然很普遍。

因此，较早使用的电力，例如灯和家用电器，往往被设计为直接在线路电压上运行，这既是因为可用的线路电压对他们更有用，又因为这样做更便宜。

您今天购买的任何家用设备仍直接以线路电压运行，内部可能装有大功率电机或加热器。这些是直接使用线电压仍然更加有效的应用。LED灯泡是一种特殊情况：将12VDC左右的电流馈给LED灯泡在某种意义上是可行的，但是由于房屋已经为线电压照明设置了所有的布线和灯硬件，因此它们已经嵌入了电源转换器。

（对花生画廊的疑问：当前的消费级音频设备内部使用了哪些电压？这些电压也倾向于采用线电压电源输入，但这可能仅仅是“我们可以将转换器安装在外壳内”在其他答案中提到的情况。我不知道一种方法。

荧光灯和白炽灯基本上可以直接从交流电中射出，因为它们在电气上很简单（它们实际上可以在不作大量修改的情况下从交流电或直流电中射出），并且它们的设计允许高电压。您可以为它们拍摄慢动作视频，您会看到它们实际上在电流振荡时会打开和关闭。

风扇中的电动机也可以通过交流电运行，因为设计能够以这种方式工作的电动机并不麻烦。

实际上，LED灯和电视使用类似于笔记本电脑电源砖的电路在内部转换为DC。便携式电子产品具有单独的AC-DC转换器的主要原因是，由于您所握持的物品不易受热和携带不便，而这并不是电视和LED灯的问题。

关于设计师为什么选择使用直流电而不是交流电的原因很多。对于手机和笔记本电脑等需要用完电池的应用；他们需要添加一个逆变器，以将直流电转换为交流电，这会增加本应便携的产品的热量和重量。而且，基本上所有数字电路都依靠直流电运行，如果不是不可能的话，仅使用交流电从头开始设计电话或电视，那将是非常昂贵的。与所有设计问题一样，成本的主要动机是：设计我的电动机来接受交流电还是安装一个将交流电转换为直流电的变压器便宜吗？

主要原因是热量。小型设备/电器很难将热量从交流转换为直流。通过将AC / DC转换器放置在机箱外部，小型设备/设备可以使热源远离其他组件，并且无需在机箱内部进行处理，从而降低了成本。