Penyuai AC

Penyuai AC, penyuai AC/DC atau penukar AC/DC^[1] merupakan sejenis bekalan kuasa luaran, biasanya dipakejkan kepada bentuk seakan-akan plag AC yang terlebih besar. Penyuai AC digunakan bersama-sama peralatan elektrik berkuasa rendah tetapi tidak mempunyai komponen dalaman untuk menukarkan bekalan elektrik sesalur kepada arus dan voltan rendah yang bersesuaian. Litar dalaman penyuai AC lebih kurang sama dengan rekaan yang digunakan dalam sistem bekalan kuasa terbina dalam.

Mod pengendalian

Asalnya, kebanyakan penyuai AC ke DC merupakan bekalan kuasa linear, mengandungi transformer untuk menukarkan voltan bekalan elektrik sesalur kepada voltan yang lebih rendah, satu rektifier untuk menukarkannya kepada arus DC berdenyut, serta litar penapis untuk melicinkan bentuk gelombang berdenyut kepada corak voltan DC yang sekata, dengan variasi riak baki yang cukup kecil untuk tidak menjejaskan peranti yang dibekalkan. Saiz dan berat amat bergantung kepada transformer yang digunakan, yang seterusnya ditentukan oleh keluaran kuasa serta frekuensi bekalan elektrik sesalur. Kadaran yang melebihi beberapa watt boleh menyebabkan penyuai terlalu besar dan berat untuk disokong secara fizikal oleh soket. Voltan keluaran penyuai boleh berubah mengikut beban; bagi peralatan yang memerlukan voltan yang lebih stabil, litar pengatur voltan linear turut ditambah. Kehilangan kuasa pada transformer serta pengatur linear diabaikan; kecekapan secara relatifnya rendah, serta sebahagian kuasa yang signifikan disingkirkan sebagai haba walaupun tanpa sebarang beban.

Pada tahun-tahun terawal abad ke-21, bekalan kuasa mod bersuis (SMPSs) semakin mudah didapati bagi tujuan tersebut. Voltan sesalur direktifikasikan kepada voltan arus terus tinggi yang memacu litar pensuisan, yang mempunyai transformer yang beroperasi pada frekuensi tinggi dan mengeluarkan arus terus pada voltan yang dikehendaki. Riak berfrekuensi tinggi ini lebih mudah ditapis daripada frekuensi sesalur. Frekuensi tinggi ini membolehkan transformer yang lebih kecil digunakan, yang mana mengurangkan kehilangan kuasa; manakala pengatur pensuisan boleh jadi jauh lebih cekap daripada pengatur linear. Hasilnya ialah penyuai yang lebih cekap, lebih kecil, serta lebih ringan. Keselamatan tetap dijamin sebagaimana dalam litar linear terawal, kerana masih ada transformer yang memencilkan keluaran daripada sesalur secara elektrikal.

Litar linear mestilah direka bagi keperluan banjaran voltan masukan spesifik yang kecil (seperti, 220–240V AC) dan mesti menggunakan transformer yang berpadanan dengan frekuensi (biasanya 50 atau 60 Hz), tetapi SMPS boleh direka dengan mudah untuk berfungsi dengan cekap merangkumi banjaran voltan dan frekuensi yang besar; sebiji penyuai 100–240VAC boleh digunakan pada mana-mana bekalan elektrik sesalur di dunia.

Walau bagaimanapun, kecuali jika direka dengan sangat teliti serta menggunakan komponen yang bersesuaian, penyuai pensuisan boleh jadi lebih cenderung untuk gagal berbanding jenis lama, berikutan litarnya yang rumit serta penggunaan bahan separa pengalir. Kecuali jika direka dengan baik, penyuai sebegini mudah dirosakkan akibat beban lampau, walaupun sementara, yang boleh terhasil daripada kilat, voltan lampau seketika, penurunan komponen, dsb. Mod kegagalan yang paling lazim adalah berpunca daripada penggunaan pemuat elektrolitik yang mana rintangan sesiri setara (ESR) semakin meningkat mengikut usia; pengatur pensuisan sangat sensitif terhadap ESR yang tnggi (litar linear lama juga menggunakan pemuat elektrolitik, tetapi kesan penurunannya tidak begitu ketara). Litar yang direka dengan baik mengambil kira akan kesan ESR, kadaran arus riak, operasi denyutan, serta kadaran suhu pemuat.^[2] Kadang-kala pereka litar mereka SMPS, manakala akauntan pula kemudiannya akan mengurangkan kos dengan menggantikan komponen seperti pemuat dengan jenis yang lebih murah dengan perwatakan yang hampir sama tetapi mempunyai kadaran ESR yang lebih terus, dsb.^[3] Penyuai murahan tetap akan berfungsi dengan baik, tetapi akan mengalami kadar kegagalan pramatang yang lebih tinggi.

Kelebihan

Penyuai AC luaran digunakan secara meluas pada peranti elektronik mudah alih kecil berikutan kelebihan-kelebihan berikut:

Keselamatan — Penyuai luaran boleh membebaskan pereka peralatan elektrik daripada kebimbangan terhadap beberapa isu keselamatan. Kebanyakan peralatan hanya menggunakan voltan yang cukup rendah yang tidak membahayakan secara dalaman, walaupun penyuai masih perlu menggunakan voltan sesalur yang berbahaya.

Pengurangan haba — Haba mengurangkan kebolehbergantungan serta ketahanan komponen elektronik, serta boleh menyebabkan litar-litar sensitif untuk menjadi kurang tepat atau rosak. Bekalan kuasa berasingan membuang punca haba daripada peralatan.

Pengurangan hingar elektrikal — Disebabkan hingar elektrikal yang dipancarkan jatuh mengikut jarak, adalah berfaedah untuk menukarkan kuasa talian AC yang bising secara elektrikal kepada arus DC bertapis yang "bersih" di dalam penyuai luaran, pada jarak yang selamat daripada litar yang sensitif terhadap hingar.

Pengurangan berat dan saiz — Sementara kebanyakan sistem bekalan kuasa merupakan rekaan litar mudah yang berasaskan transformer frekuensi sesalur, ia besar dan berat, serta menambah berat kepada peralatan yang sepatutnya direka untuk menjadi ringan. Malah, sistem bekalan kuasa moden masih dianggap berat berbanding litar lain. Membuang komponen kuasa daripada peralatan yang digerakkan oleh bateri cas semula mengurangkan berat dan saiznya.

Mudah digantikan — Bekalan kuasa lebih cenderung gagal daripada litar lain kerana pendedahannya kepada pepaku kuasa serta penjanaan haba dalaman yang dibazirkan. Penyuai luaran boleh digantikan dengan pantas dan mudah tanpa memerlukan peralatan elektrik diperbaiki.

konfigurasi serba boleh — Produk elektronik yang menggunakan punca kuasa luaran boleh menggunakan punca kuasa yang berbeza jika diperlukan (seperti 120VAC, 240VAC, 12VDC, atau pek bateri luaran), terutamanya semasa melancong.

Inventori, pengedaran dan pensijilan produk yang dipermudahkan — Sesebuah peralatan elektronik yang digunakan di peringkat antarabangsa mestilah berupaya untuk menggunakan pelbagai punca kuasa, serta mestilah memenuhi peraturan keselamatan produk di kebanyakan negara, biasanya memerlukan pensijilan piawaian keselamatan yang mahal. Penggunaan penyuai AC membolehkan hanya satu sahaja versi produk dihasilkan untuk digunakan di kebanyakan pasaran dengan keperluan kuasa yang berbeza.

Masalah

Jutaan penyuai AC yang masih elok tetapi dibuang setiap tahun, berikutan ketidakserasian dengan peralatan baharu.

Sementara ia berguna dalam kebanyakan tujuan, sesetengah penyuai AC turut mendapat kritikan. Masalah yang sering dikaitkan dengan penyuai AC antaranya ialah:

Saiz — Penyuai AC yang dipalamkan biasanya lebih besar daripada plag biasa; ada kalanya ia boleh jadi terlalu besar untuk dipalamkan pada soket dengan ruangan yang sempit, atau semasa dipalamkan pada jalur kuasa.

Berat — Sesetengah penyuai AC boleh jadi berat, menyebabkan berat yang berlebihan ditumpukan pada soket. Sesetengah penyuai AC seperti pada komputer riba menggunakan konfigurasi "batu-bata kuasa" yang mempunyai wayar AC yang pendek supaya komponen utama penyuai boleh diletakkan di atas lantai bagi mengurangkan terikan walaupun menyemakkan.

Ketidakcekapan — Sedikit kuasa dibazirkan jika penyuai dibiarkan hidup walaupun setelah ditanggalkan daripada peralatan yang menggunakannya.

Kekeliruan — Kebanyakan penyuai AC adalah umur serta tidak dilabelkan dengan jelas untuk mengenal pasti peralatan yang direka untuk menggunakannya. Memang amat mudah untuk mengasingkan penyuai daripada peralatan, tetapi adalah sukar untuk memadankan semula penyuai dengan peralatan yang sepadan.

Masalah keserasian — Tiada keseragaman bagi penyambung; penyambung yang sama sering digunakan bagi voltan yang berbeza, dan bagi kedua-dua bekalan DC dan transformer AC ke AC. Ia boleh menyebabkan kecenderungan untuk menggunakan penyuai yang salah, yang seterusnya merosakkan peralatan.

Satu tinjauan menunjukkan ketidakpuasan pengguna terhadap kos, kesukaran, serta pembaziran akibat penggunaan penyuai AC pada peralatan elektronik.^[4] Penulis fiksyen sains serta ahli satira Douglas Adams pernah menulis satu karangan mengenai penyuai kuasa yang terlalu banyak dan mengelirukan, serta menyeru agar ia diseragamkan.^[5]

Penggunaan USB

Satu piawaian de facto mula muncul bagi penyuai AC berkuasa rendah iaitu penyambung USB. Walaupun tujuan asal rekaannya ialah untuk membolehkan pemindahan data digital sesiri, piawaian USB turut menawarkan pilihan bagi membekalkan bekalan 5VDC, sehingga 500mA bagi setiap peranti. Piawaian ini semakin meluas digunakan pada pelbagai gajet aksesori boleh disambungkan pada port USB hanya untuk bekalan kuasa DC dan bukan untuk pemindahan data. Kipas elektrik, lampu, jam loceng, pemanas kopi, pengecas bateri, malah permainan sudah banyak direka untuk memperoleh bekalan daripada penyambung USB. Penyuai AC sudah banyak didapati untuk menukarkan bekalan kuasa sesalur 120VAC atau 240VAC, atau bekalan kuasa automotif 12VDC kepada bekalan USB 5VDC (sila lihat gambar di sebelah kanan).

Satu trend terhadap penggunaan peranti elektronik yang lebih padat telah membawa kepada peralihan untuk menggunakan penyambung USB mikro, yang mempunyai fungsi yang sama seperti penyambung USB asal tetapi lebih kecil. Pada tahun 2009, Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU) mengumumkan penggunaan satu piawaian dunia berasaskan penyambung USB mikro serta pengecas yang boleh ditukar ganti untuk kegunaan telefon bimbit. Ia seharusnya menandakan pengurangan lambakan penyuai kuasa yang tidak boleh disaling tukar setiap kali sesebuah model telefon bimbit baharu dikeluarkan.

Piawaian

Kesatuan Eropah telah mendefinisikan piawaian Bekalan Kuasa Luaran Sepunya seragam bertujuan untuk menggantikan kebanyakan penyuai AC yang tidak serasi untuk menghapuskan pembaziran dengan mengurangkan jumlah bekalan yang dikilangkan.

Larry Page, pengasas Google, telah mencadangkan satu piawaian 12V 15A bagi hampir kesemua peralatan yang memerlukan penyuai luaran. Bangunan baharu mungkin akan dipasang dengan pendawaian 12V DC, agar litar penyuai AC ke DC turut terbina dalam sistem pendawaian.^[6]^[7]

Lihat juga

Rujukan

^ Lee, Richard M.L. "U.S. Patent 5245220". USPTO. Google Patents.
^ Article on capacitor ESR and its effects
^ Article by the chief engineer at a TV station on power supplies that fail due to "designs finalized by bean counters"
^ Morrison, David. "Survey Finds Consumers Grow Weary of Wall Warts". Power Electronics Technology. Penton Media, Inc. Dicapai pada 2011-06-03.
^ Adams, Douglas. "Dongly things". douglasadams.com. The Digital Village, Ltd. Dicapai pada 2011-06-03.
^ Markoff, John (September 26, 2006). "Google to Push for More Electrical Efficiency in PC's". New York Times. Dicapai pada 2011-06-03.
^ Alter, Lloyd. "Google Pushes for PC Electrical Efficiency; Side Effect: No More Wall-Warts". treehugger.com. Discovery Communications, Ltd. Dicapai pada 2011-06-03.

[1] Lee, Richard M.L. "U.S. Patent 5245220". USPTO. Google Patents.

[2] Article on capacitor ESR and its effects

[3] Article by the chief engineer at a TV station on power supplies that fail due to "designs finalized by bean counters"

[Morrison-4] Morrison, David. "Survey Finds Consumers Grow Weary of Wall Warts". Power Electronics Technology. Penton Media, Inc. Dicapai pada 2011-06-03.

[DouglasAdams-5] Adams, Douglas. "Dongly things". douglasadams.com. The Digital Village, Ltd. Dicapai pada 2011-06-03.

[GooglePower-6] Markoff, John (September 26, 2006). "Google to Push for More Electrical Efficiency in PC's". New York Times. Dicapai pada 2011-06-03.

[GooglePCPower-7] Alter, Lloyd. "Google Pushes for PC Electrical Efficiency; Side Effect: No More Wall-Warts". treehugger.com. Discovery Communications, Ltd. Dicapai pada 2011-06-03.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]