Je me suis toujours demandé quelque chose. Si je connecte constamment des téléphones portables, des disques durs et d'autres appareils similaires à mon ordinateur via un port USB, cela ne va-t-il pas augmenter ma facture d'électricité ? Ou bien les ports USB consomment-ils de l'électricité en étant activés de toute façon, ce qui n'affecte pas la consommation électrique ?
Réponses
Trop de publicités?
Réponse courte :
Un ordinateur consomme-t-il plus d'électricité lorsqu'il charge des dispositifs USB ?
Généralement oui mais pas nécessairement autant qu'on pourrait le penser ; ce ne sera pas le cas pouvoir libre mais il pourrait être obtenu plus efficacement . Cela dépend vraiment de la courbe d'efficacité de l'alimentation particulière, et du point auquel vous la faites fonctionner (et de la consommation d'énergie). est affectés par le logiciel) :
- Si le bloc d'alimentation de votre ordinateur est sous-chargé (par exemple, à l'état de repos), l'ajout d'une charge supplémentaire augmentera légèrement le rendement énergétique de l'ensemble du système.
- Si l'alimentation de votre ordinateur est correctement chargée, elle sera proche de son efficacité maximale et sera généralement bien meilleure qu'un chargeur mural USB.
- Si l'alimentation de votre ordinateur est déjà surchargée (ce qui ne devrait jamais arriver), vous avez des problèmes plus urgents que l'efficacité de l'alimentation USB.
Longue réponse :
Un port USB peut émettre un maximum de 500mA ( USB1&2 ) et 950mA ( USB3 ) à 5V ce qui donne des maximums de 2.5W ( USB1&2 ) et 4.75W ( USB3 ).
Les ports USB ne consomment pas d'énergie par eux-mêmes . Sans rien de branché, ils ne sont que des circuits ouverts.
Maintenant, si vous obtenez 1A ( 5W ) sur un port USB3, cela augmente généralement la consommation globale d'énergie de ~6W (selon l'efficacité de votre alimentation), ce qui représente une augmentation de 2% à 5% de la consommation électrique de votre ordinateur.
Mais, dans certains cas, il peut en être autrement.
Si vous jetez un coup d'oeil à certains PSU courbe d'efficacité (de AnandTech ) :
Vous verrez que le rendement n'est pas une valeur constante, il varie beaucoup en fonction de la charge appliquée au PSU. Vous verrez sur cette page 900W PSU qui à faible puissance ( 50W à 200W ), la courbe est si raide qu'une augmentation de la charge entraîne une augmentation substantielle du rendement.
Si l'augmentation de l'efficacité est suffisamment élevée, cela signifierait que dans certains cas, il se peut que votre ordinateur n'ait pas besoin de dessiner un 5W de la prise murale quand tu dessines un supplément 5W à partir d'un port USB.
Prenons l'exemple d'un dessin d'ordinateur 200W sur un PSU dont le rendement réel est de 80% à l'adresse 200W :
Computer power consumption : 200W
USB device power consumption : 5W
PSU efficiency at 200W : 80.0%
Wall power consumption without USB : 200W / 80,0% = 250.00WMaintenant, en fonction de la courbe de rendement du PSU entre 200W y 205W la consommation d'énergie relative du dispositif USB peut être complètement différente :
<Case 1>
PSU efficiency at 205W : 80.0%
Wall power consumption with USB : 205W / 80.0% = 256,25W
Wall power consumption of the USB device : 6.25WC'est l'habituel simplifié dans le cas où l'efficacité est la même, la consommation d'énergie du dispositif USB est donc équivalente à 5W / 80.0% = 6.25W
<Case 2>
PSU efficiency at 205W : 80,5%
Wall power consumption with USB : 205W / 80,5% = 254,66W
Wall power consumption of the USB device : 4.66WDans ce cas, l'efficacité du PSU augmente entre 200W y 205W Vous ne pouvez donc pas déduire la consommation d'énergie relative du périphérique USB sans tenir compte de la consommation d'énergie totale de l'ordinateur, et vous verrez que l'augmentation relative au niveau de la prise murale peut en fait être inférieure à la consommation d'énergie de l'ordinateur. 5W .
Ce comportement ne se produit que parce que, dans ce cas, le PSU est sous-chargé, ce n'est donc pas le habituel mais c'est toujours une possibilité pratique.
<Case 3>
PSU efficiency at 205W : 82%
Wall power consumption with USB : 205W / 82% = 250,00W
Wall power consumption of the USB device : 0WDans ce cas, le PSU tire la même puissance de la prise murale, quelle que soit la charge qu'il reçoit. C'est le comportement d'un régulateur zener où toute la puissance inutile est dissipée en chaleur. C'est un comportement qui peut être observé dans certains types de PSU bas de gamme à très faible charge.
<Case 4>
PSU efficiency at 205W : 84%
Wall power consumption with USB : 205W / 84% = 244,00W
Wall power consumption of the USB device : -6WCe dernier cas, est un pur hypothétique cas où le PSU consommerait en fait moins d'énergie à une charge plus élevée. Comme @Marcks Thomas Comme je l'ai dit, ce n'est pas quelque chose que l'on peut observer sur une alimentation pratique, mais c'est tout de même théoriquement possible et prouve que l'instinct TANSTAAFL La règle ne peut pas toujours être appliquée aussi facilement.
Conclusion :
Si vous avez besoin de charger un grand nombre d'appareils 5V, il est préférable de le faire à partir d'une station de recharge. déjà en cours ordinateur que de plusieurs chargeurs muraux. Ce ne sera pas gratuit, mais ce sera plus efficace.
Notez également que vous pouvez avoir besoin de ports USB avec 1A (par exemple USB3 ) afin d'obtenir la même vitesse de charge.
Hennes
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63532
TANSTAAFL s'applique également ici.
On n'a pas le pouvoir pour rien. Sinon, nous pourrions simplement utiliser les ports USB pour alimenter un autre ordinateur, et utiliser l'autre ordinateur pour alimenter le premier. C'est une idée amusante, mais elle ne fonctionne pas.
L'énergie nécessaire à la recharge est cependant assez faible. USB1 ou 2 utilisent 100 à 500 mAmp à 5 volts. Cela représente un maximum de 2½ Watt. Comparé à la consommation normale d'un PC en veille, c'est plutôt faible (normal : 50 watts pour un PC de bureau à 150 watts en veille pour un PC haut de gamme. Et environ trois fois plus lorsque vous jouez, compilez etc etc).
Stu
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678
Oui. Il s'agit d'une règle de physique de base : si quelque chose soustrait de l'énergie à votre ordinateur, celui-ci doit obtenir cette énergie de quelque part. Les ports USB ne consomment pas d'énergie simplement parce qu'ils sont activés*, pas plus qu'une prise de courant ne consomme d'énergie simplement parce que l'interrupteur est allumé alors que rien n'est branché.
* D'accord, il y a une quantité minimale d'énergie consommée par la puce du contrôleur USB qui vérifie si quelque chose est branché, mais c'est une quantité minuscule d'énergie.
metodiew
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113
kares
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311
Réponse courte :
OUI ; vous toujours payer pour l'alimentation USB avec au moins autant de puissance supplémentaire provenant du mur . Non seulement cela est requis par les lois de la thermodynamique, mais c'est également inhérent au fonctionnement des alimentations.
Réponse plus longue :
Nous considérerons que l'ensemble du système de l'ordinateur, son alimentation interne, ses circuits de fonctionnement et les circuits du port USB constituent une grosse boîte noire appelée l'alimentation. Aux fins de cette illustration, l'ordinateur entier est un chargeur USB surdimensionné, avec deux sorties : l'alimentation de l'ordinateur, que nous appellerons Pc et la puissance de sortie USB, que nous appellerons Pu .
La conversion de l'énergie d'une forme (tension, courant, fréquence) à une autre, et la conduction de l'énergie d'une partie d'un circuit à une autre, sont des processus physiques qui ne sont pas parfaits. Même dans un monde idéal, avec des supraconducteurs et des composants encore à inventer, le circuit ne peut être meilleur que parfait. (L'importance de ce message subtil se révélera être la clé de cette réponse). Si vous souhaitez obtenir 1W d'un circuit, vous devez doit mettre au moins 1W, et dans tous les cas pratiques un peu plus de 1W. Ce site plus est la puissance perdue dans la conversion et est appelée perte . Nous appellerons la puissance de perte Pl et elle est directement liée à la quantité de puissance fournie par l'alimentation. La perte se manifeste presque toujours sous forme de chaleur, et c'est pourquoi les circuits électroniques qui transportent des niveaux de puissance importants doivent être ventilés.
Il existe une fonction mathématique (une équation) qui décrit comment la perte varie avec la puissance de sortie. Cette fonction implique le carré de la tension ou du courant de sortie lorsque la puissance est perdue dans la résistance, une fréquence multipliée par la tension ou le courant de sortie lorsque la puissance est perdue dans la commutation. Mais nous n'avons pas besoin de nous attarder sur ce point, nous pouvons regrouper tous ces détails non pertinents dans un symbole, que nous appellerons f(Po) , donde Po est la puissance de sortie totale, et est utilisée pour relier la puissance de sortie à la perte par l'équation suivante Pl = f(Pc+Pu) .
Une alimentation est un circuit qui a besoin de courant pour fonctionner, même s'il ne délivre aucune puissance de sortie. Les ingénieurs en électronique appellent cela le quiescent et nous y ferons référence en tant que Pq . La puissance de repos est constante et n'est absolument pas affectée par l'intensité du travail de l'alimentation pour fournir la puissance de sortie. Dans cet exemple, où l'ordinateur remplit d'autres fonctions que celle d'alimenter le chargeur USB, nous incluons la puissance de fonctionnement des autres fonctions de l'ordinateur dans le calcul de la puissance de sortie. Pq .
Toute cette puissance vient de la prise murale, et nous l'appellerons la puissance d'entrée, Pw , ( Pi ressemble à s'y méprendre à Pl J'ai donc changé pour Pw pour l'alimentation murale).
Nous sommes maintenant prêts à rassembler les éléments ci-dessus et à obtenir une description de la manière dont ces contributions à la puissance sont liées. Tout d'abord, nous savons que chaque microwatt de puissance de sortie, ou de perte, provient du mur. Donc :
Pw = Pq + Pl + Pc + Pu
Et nous savons que Pl = f(Pc+Pu) donc :
Pw = Pq + f(Pc+Pu) + Pc + Pu
Nous pouvons maintenant tester l'hypothèse selon laquelle En prenant l'alimentation de la sortie USB, on augmente l'alimentation du mur de moins que l'alimentation USB. . Nous pouvons formaliser cette hypothèse, voir où elle mène, et voir si elle prédit quelque chose d'absurde, (dans ce cas l'hypothèse est fausse), ou si elle prédit quelque chose de réaliste, (dans ce cas l'hypothèse reste plausible).
Nous pouvons écrire l'hypothèse première comme :
(Puissance murale avec Charge USB) - (Alimentation murale sans Charge USB) < (Alimentation USB)
et mathématiquement comme :
[ Pq + f(Pc+Pu) + Pc + Pu ] - [ Pq + f(Pc) + Pc ] < Pu
Nous pouvons maintenant simplifier cela en éliminant les mêmes termes des deux côtés du signe moins et en supprimant les parenthèses :
f(Pc+Pu) + Pu - f(Pc) < Pu
puis en soustrayant Pu des deux côtés de l'inégalité (signe <) :
f(Pc+Pu) - f(Pc) < 0
Voici notre absurdité. Ce que ce résultat signifie en anglais simple est :
La perte supplémentaire liée au prélèvement d'une plus grande quantité d'énergie sur l'alimentation est négative.
Cela signifie des résistances négatives, des tensions négatives appliquées aux jonctions des semi-conducteurs, ou de l'énergie apparaissant comme par magie dans les noyaux des inducteurs. Tout cela n'est qu'absurdités, contes de fées, vœux pieux de machines à mouvement perpétuel, et est absolument impossible.
Conclusion :
Il n'est pas physiquement possible, théoriquement ou autrement, d'obtenir de l'énergie du port USB d'un ordinateur, avec moins que la même quantité d'énergie supplémentaire provenant de la prise murale.
Qu'est-ce que @zakinster a manqué ?
Avec le plus grand respect pour @zakinster, il a mal compris la nature de l'efficacité. L'efficacité est une conséquence de la relation entre la puissance d'entrée, les pertes et la puissance de sortie, et no une quantité physique pour laquelle la puissance d'entrée, les pertes et la puissance de sortie sont des conséquences.
Pour illustrer, prenons le cas d'une alimentation avec une puissance de sortie maximale de 900W, pertes données par Pl = APo² + BPo où A = 10^-4 et B = 10^-2, et Pq = 30W. La modélisation du rendement ( Po/Pi ) d'une telle alimentation dans Excel et de la représenter graphiquement sur une échelle similaire à la courbe d'Anand Tech, on obtient :
Ce modèle a une courbe initiale très raide, comme l'offre d'Anand Tech, mais il est modélisé entièrement selon l'analyse ci-dessus qui rend absurde l'énergie gratuite.
Prenons ce modèle et examinons les exemples donnés par @zakinster dans le cas 2 et le cas 3. Si nous changeons Pq à 50W, et faire en sorte que l'alimentation parfait avec une perte nulle, alors nous pouvons obtenir un rendement de 80% pour une charge de 200W. Mais même dans cette situation parfaite, le mieux que nous puissions obtenir à 205W est une efficacité de 80,39%. Pour atteindre les 80,5% que @zakinster suggère comme une possibilité pratique, il faut une fonction de perte négative, ce qui est impossible. Et atteindre 82% d'efficacité est encore plus impossible.
Pour un résumé, veuillez vous référer à Réponse courte ci-dessus.
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