いつも疑問に思っていることがあります。携帯電話やハードドライブなどを USB 経由でコンピューターに常時接続すると、電気代がかさむのでしょうか? それとも、USB ポートは有効になっているだけで電力を消費し、電力使用量には影響しないのでしょうか?
答え1
短い答え：
コンピューターは USB デバイスを充電するときにより多くの電力を消費しますか?
一般的にはいただし、必ずしも期待するほどではありません。 それはそうではない無料の電力より効率的に得られるかもしれないそれは、特定の電源の効率曲線と、それを動作させるポイント（および消費電力）によって異なります。はソフトウェアの影響を受けるもの):
- コンピュータの電源が低負荷の場合 (アイドル状態など)、負荷を増やすとシステム全体の電力効率がわずかに向上します。
- コンピュータの電源が正しく充電されていれば、効率はほぼピークに達し、通常は USB 壁面充電器よりもはるかに優れています。
- コンピュータの電源がすでに過負荷になっている場合 (これは決して起こってはならないことです)、USB 電力効率よりも緊急の問題があります。
長い答え:
USBポートは最大で500mA（USB1&2） そして950mA（USB3） で5V最大値は2.5W（USB1&2） そして4.75W（USB3）。
USBポートは電力を消費しないそれ自体で何も差し込まれていない場合は、回路が開いているだけです。
さて、もしあなたが1A（5W) USB3ポートから出力し、それは通常、世界の電力消費を増加させるだろう約 6W (電源効率によって異なります) 増加し、コンピューターの電力消費量が 2% ～ 5% 増加します。
しかし、場合によっては異なることもあります。
いくつか見てみると電源ユニット効率曲線（アナンドテック) :
効率は一定ではなく、電源ユニットにかかる負荷に応じて大きく変化することがわかります。900W低電力で（50Wに200W) では、曲線が非常に急峻であるため、負荷が増加すると効率が大幅に向上します。
効率の向上が十分に高ければ、場合によっては、コンピュータが実際に余分なものを描く必要がないかもしれません5W壁のコンセントからエキストラを描くとき5WUSBポートから。
コンピュータの描画の例を見てみましょう200W実際の効率が80%で200W:
Computer power consumption : 200W
USB device power consumption : 5W
PSU efficiency at 200W : 80.0%
Wall power consumption without USB : 200W / 80,0% = 250.00W
さて、PSUの効率曲線に応じて、200Wそして205ワットUSBデバイスの相対的な電力消費は完全に異なる可能性があります。
<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 : 6.25W
これはいつもの簡略化されたこの場合、効率は同じなので、USBデバイスの消費電力は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 : 4.66W
この場合、PSUの効率は200Wそして205ワットしたがって、コンピュータ全体の電力消費を考慮せずにUSBデバイスの相対的な電力消費を推測することはできません。また、壁のコンセントでの相対的な増加は実際にはそれよりも低い可能性があります。5W。
この動作は、その場合、PSUの負荷が低いためにのみ発生するため、いつものただし、それはまだ現実的な可能性です。
<Case 3>
PSU efficiency at 205W : 82%
Wall power consumption with USB : 205W / 82% = 250,00W
Wall power consumption of the USB device : 0W
この場合、PSUは、負荷に関係なく、壁のコンセントから同じ電力を引き出します。これが、ツェナーレギュレータ不要な電力はすべて熱として消費されます。これは、非常に小さな負荷がかかったある種のローエンド PSU で見られる動作です。
<Case 4>
PSU efficiency at 205W : 84%
Wall power consumption with USB : 205W / 84% = 244,00W
Wall power consumption of the USB device : -6W
最後のケースは、純粋に仮説的な実際には、負荷が高いほどPSUの消費電力が少なくなるケースです。@マークス・トーマスこれは実際の電源からは観察できないものですが、それでも理論的には可能であり、本能的なタンスタフルルールは必ずしも簡単に適用できるとは限りません。
結論:
5Vデバイスを多数充電する必要がある場合は、既に実行中複数の壁の充電器から充電するよりも、コンピューターから充電する方が効率的です。無料ではありませんが、より効率的です。
また、同じ充電速度を得るには、機能付きの USB ポート1A(例) が必要になる場合があることに注意してください。USB3
答え2
タンスタフルここでも当てはまります。
電源は無駄にはなりません。USB ポートを使って別のコンピューターに電源を供給し、その別のコンピューターから最初のコンピューターに電源を供給することもできます。面白いアイデアですが、うまくいきません。
ただし、充電に必要なエネルギーはかなり小さいです。USB1 または 2 は、5 ボルトで 100 ～ 500 mAmp を使用します。これは最大 2½ ワットです。PC の通常のアイドル時の電力消費量と比較すると、かなり小さいです。(通常: オフィス PC の場合は 50 ワット、ハイエンド PC の場合はアイドル時に 150 ワット。ゲームやコンパイルなどの場合は、その約 3 倍になります)。
答え3
はい。これは物理法則の基本です。何かがコンピュータから電力を奪っている場合、コンピュータはどこかからその電力を得なければなりません。USB ポートは、有効になっているだけでは電力を消費しません*。電源コンセントも、何も差し込まれていない状態でスイッチが「オン」になっているだけでは電力を消費しません。
* はい、何かが接続されているかどうかを監視するために USB コントローラー チップによって消費される電力は最小限ですが、その量はごくわずかです。
答え4
短い答え：
はい、あなたはいつもUSB電源の料金を、壁から供給される電源の分だけ支払うこれは熱力学の法則によって要求されるだけでなく、電源の動作方法にも固有のものです。
より長い回答:
コンピュータのシステム全体、内部電源、動作回路、USBポート回路を、電源と呼ばれる1つの大きな黒い箱として扱います。この図では、コンピュータ全体が1つの特大のUSB充電器であり、2つの出力があります。コンピュータの動作電源、これを「電源」と呼びます。パソコン、そして出力USB電源、これをプ。
電力をある形式（電圧、電流、周波数）から別の形式に変換すること、および回路のある部分から別の部分に電力を伝導することは、すべて完璧ではない物理的なプロセスです。超伝導体やまだ発明されていない部品を備えた理想的な世界でさえ、回路は完璧以上になることはできません。（この微妙なメッセージの重要性が、この答えの鍵となるでしょう）。回路から1Wの出力が必要な場合は、しなければならない少なくとも1W、実際は1Wより少し多い電力を投入します。少しだけ変換時に失われる電力であり、損失損失電力をPl、これは電源によって供給される電力量に直接関係しています。損失はほとんどの場合熱として現れるため、大電力レベルを扱う電子回路には換気が必要です。
出力電力に応じて損失がどのように変化するかを説明する数学的な関数（方程式）があります。この関数には、抵抗で電力が失われる出力電圧または電流の2乗、スイッチングで電力が失われる出力電圧または電流に周波数を掛けたものが含まれます。しかし、それについて考える必要はありません。関係のない詳細をすべて1つのシンボルにまとめることができます。これを次のように呼びます。f(ポ)、 どこポは総出力であり、出力電力と損失を次の式で関連付けるために使用されます。Pl = f(Pc+Pu)。
電源とは、出力電力をまったく供給していない場合でも動作するために電力を必要とする回路です。電子工学技術者はこれを静止したパワー、そして私たちはそれを点数静止電力は一定であり、電源が出力電力を供給するためにどれだけ一生懸命働いているかによってまったく影響を受けません。この例では、コンピューターはUSB充電器に電力を供給する以外に他の機能も実行しているため、他のコンピューター機能の動作電力を計算に含めます。点数。
この電力はすべて壁のコンセントから供給され、これを入力電力と呼びます。パスワード、（円周率紛らわしいほど似ているPl、私はパスワード壁電源用）。
さて、これで上記をまとめて、これらの電力寄与がどのように関連しているかを説明する準備が整いました。まず、すべてのマイクロワットの電力出力、つまり損失は壁から発生することがわかっています。つまり、
Pw = Pq + Pl + Pc + Pu
そして私たちは知っているPl = f(Pc+Pu)、 それで：
Pw = Pq + f(Pc+Pu) + Pc + Pu
ここで、次の仮説を検証してみましょう。USB出力から電力を得ると、壁のコンセントからの電力はUSB電源よりも少なくなる。この仮説を形式化し、それがどこにつながるかを見て、それが何か不合理なことを予測するのか（その場合、仮説は誤りである）、あるいは何か現実的なことを予測するのか（その場合、仮説はもっともらしいままである）を見ることができます。
まず仮説を次のように書きます。
（壁電源とUSB負荷） - （壁電源それなしUSB負荷）<（USB電源）
数学的には次のようになります。
[ Pq + f(Pc+Pu) + Pc + Pu ] - [ Pq + f(Pc) + Pc ] < Pu
ここで、マイナス記号の両側にある同じ項を削除し、括弧を削除することで、これを簡略化できます。
f(Pc+Pu) + Pu - f(Pc) < Pu
次に減算してプ不等式の両辺（< 記号）から：
（Pc+Pu） - （Pc） < 0
これが私たちの不条理です。この結果を平易な英語で表すと次のようになります。
供給からより多くの電力を取ることに伴う余分な損失はマイナスである
これは、負の抵抗、半導体接合部での負の電圧降下、またはインダクタのコアから魔法のように現れる電力を意味します。これらはすべてナンセンスであり、おとぎ話であり、永久機関の希望的観測であり、絶対に不可能です。
結論：
壁のコンセントから供給される同量以下の余分な電力で、コンピューターの USB ポートから電力を得ることは、物理的にも、理論的にも、その他の面でも不可能です。
@zakinster は何を見逃したのでしょうか?
@zakinsterに最大限の敬意を表しますが、彼は効率性の本質を誤解しています。効率性とは結果入力電力、損失、出力電力の関係、およびない入力電力、損失、出力電力が結果となる物理量。
例として、最大出力900Wの電源の場合を考えてみましょう。損失はPl = APo² + BPo ここで、A = 10^-4、B = 10^-2、Pq = 30Wです。効率のモデル化（ポ/ピ) を Excel で計算し、Anand Tech 曲線に似たスケールでグラフ化すると、次のようになります。
このモデルは、Anand Tech の供給のように非常に急峻な初期曲線を持ちますが、無料電力を不合理にする上記の分析に完全に従ってモデル化されています。
このモデルを例にとり、@zakinsterがケース2とケース3で挙げた例を見てみましょう。点数50Wまで上げ、供給する完璧損失がゼロであれば、200W の負荷で 80% の効率が得られます。しかし、この完璧な状況でも、205W で得られる最高の効率は 80.39% です。@zakinster が示唆する 80.5% に到達するには、現実的には負の損失関数が必要ですが、これは不可能です。そして、82% の効率を達成するのはさらに不可能です。
概要については、短い答えその上。