いつも疑問に思っていること。私は常に私のコンピュータにUSBを介して携帯電話、ハードドライブなどをフックアップする場合, それは電気代にもっと食べてしまうのでしょうか？または、USBポートは、このように電力使用量に影響を与えない、とにかく有効にされているだけで電気を使用していますか？
68 arnehehe 2013-06-06
Short answer:
USB機器を充電すると、パソコンの方が電気を多く使うのでしょうか？
一般的にはそうですが、必ずしもあなたが期待するほどではありません。それは本当に特定の電源の効率曲線、およびあなたがそれを操作しているポイントに依存します（そして、消費電力はソフトウェアによって影響を受けます）
- コンピュータの電源に負荷がかかっている場合（アイドル状態など）、負荷を増やすことでシステム全体の電力効率がわずかに向上します
- あなたのコンピュータの電源が正しくロードされている場合、それは一般的にUSBの壁の充電器よりもはるかに優れているとそのピーク効率の近くになります
- お使いの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が）、USBの電力効率よりも差し迫った問題があります
Long answer:
USBポートは、2.5W（USB1&2）と4.75W（USB3）の最大出力を与える5Vで500mA（USB1&2）と950mA（USB3）を出力することができます
USBポートはそれ自体では電力を消費しません。何も差し込まれていなければ、ただのオープンサーキットです
今、あなたは1A（5W）をUSB3ポートから取得する場合、それは通常、（あなたの電源効率に応じて）あなたのコンピュータの消費電力の2％から5％の増加であろうグローバルな電力消費を〜6W増加させます
ただ、場合によっては違う場合もあります
いくつかのPSUの効率曲線を見てみると（AnandTechより）、以下のようになります
効率は一定の値ではなく、PSUに適用される負荷によって大きく変化します。900WのPSUでは、低電力(50W～200W)では、カーブが急峻なため、負荷が増加すると効率が大幅に上昇することがわかります
効率の向上が十分に高い場合は、USBポートから余分な5Wを描いているときに、コンピュータが実際に壁のソケットから余分な5Wを描く必要がない場合があることを意味します
200Wで実際の効率が80%のPSUに200Wを描いたコンピュータを例にしてみましょう
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、200Wと205Wの間のPSUの効率曲線に応じて、USBデバイスの相対的な消費電力は全く異なる場合があります
<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
これは通常の単純化されたケースで、効率は同じなので、USBデバイスの消費電力は5W / 80.0% = 6.25Wに相当します
<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と205Wの間で増加しているので、コンピュータ全体の消費電力を考慮せずにUSBデバイスの相対的な消費電力を推論することはできませんし、壁のソケットでの相対的な増加は、実際には5Wよりも低いかもしれないことがわかります
その場合はPSUに過少負荷がかかっているからこの挙動になるだけなので、通常のケースではありませんが、現実的にはまだ可能性はあります
<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、それが受け取る負荷が何であれ、コンセントから同じ電力を引き出します。これは、ツェナーレギュレータの挙動で、不要な電力はすべて熱に放散されます。ある種のローエンドPSUの極小負荷時に見られる挙動だ
<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、純粋に仮定のケースで、高負荷時にPSUが実際に消費する電力が少なくなるというものです。Marcks Thomasが言ったように、これは実用的な電源から観察できるものではありませんが、理論的にはまだ可能であり、本能的なTANSTAAFLルールが常にそう簡単に適用できるわけではないことを証明しています
Conclusion :
5Vのデバイスをたくさん充電する必要がある場合は、複数の壁の充電器から充電するよりも、すでに稼働しているコンピュータから充電する方が良いでしょう。それは無料ではありませんが、それはより効率的になります
また、同じ充電速度を得るためには、1A機能を持つUSBポート（USB3など）が必要になる場合があることにも注意してください
96 zakinster 2013-06-06
TANSTAAFLもこちらに当てはまります
無駄に電源を取ることはありません。そうでなければ、USBポートを使って別のコンピュータに電源を供給して、もう一つのコンピュータで最初のコンピュータに電源を供給すればいいだけの話です。楽しいアイデアなのですが、うまくいきません
しかし、充電のための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100〜500mAmpを使用しています。これは最大で2.5ワットです。通常のPCのアイドル時の消費電力と比較すると、かなり小さいです。そして、ゲーム、コンパイルなどの場合は、ほぼその3倍になります）。)
46 Hennes 2013-06-06
物理学の基本的なルールです。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電力を得なければなりません。USBポートが有効になっているだけでは電力は消費されません
* USBコントローラチップが何かが差し込まれているかどうかを監視するために消費される電力はごくわずかですが、それはほんのわずかな電力です
11 Stu 2013-06-06
はい、あなたはより多くの電気を使用していますが、月末にあなたの請求書に大きな違いをもたらすような金額ではありません
9 NickW 2013-06-06
Short Answer:
YES;あなたは常に、少なくともそれ以上の壁からの電力でUSB電源のために支払うことになります。これは熱力学の法則で要求されているだけでなく 電源の働き方にも内在しています
Longer Answer:
ここでは、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、サプライと呼ばれる1つの大きなブラックボックスとします。この図では、コンピュータ全体が1つの特大USB充電器であり、2つの出力を持っています
電力をある形（電圧、電流、周波数）から別の形に変換したり、回路のある部分から別の部分に電力を伝導したりすることは、すべて完璧ではない物理的なプロセスです。たとえ理想的な世界であっても、超伝導体やまだ発明されていない部品を使っても、回路は完全なものにはなり得ません。この微妙なメッセージの重要性が、この答えの鍵となります）。もしあなたが回路から1Wを取り出したいのであれば、少なくとも1Wを入れなければならないし、すべての実用的なケースでは1Wよりも少し多めに入れなければなりません。その少し多い分が変換で失われた電力であり、これを損失と呼びます。この損失電力をPlと呼びますが、これは電源から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、熱として顕在化しますので、大きな電力を運ぶ電子回路は換気をしなければなりません
損失が出力電力によってどのように変化するかを説明するいくつかの数学的な関数（式）があります。この関数は、電力が抵抗で失われる出力電圧や電流の二乗、スイッチングで電力が失われる出力電圧や電流に周波数を掛けたものを含みます。しかし、そのことにこだわる必要はありません。無関係なすべての詳細を1つの記号にまとめることができます
電源装置とは、出力電力が全く出ていなくても動作するために電力を必要とする回路のことです。エレクトロニクス・エンジニアはこれを静止電力と呼び、ここではPqと呼ぶことにします。静止電力は一定であり、出力電力を供給するために電源装置がどれだけ頑張っているかによって全く影響を受けません。この例では、コンピュータがUSB充電器への給電以外にも他の機能を実行している場合、他のコンピュータ機能の動作電力をPqに含めています
この電源はすべてコンセントからのもので、入力電源をPwと呼ぶことにします（Piは紛らわしいほどPlに似ているので、壁電源のPwに切り替えました）
それでは、上記のことをまとめて、これらの電力の寄与がどのように関係しているかを説明します。まず最初に分かっているのは マイクロワットの電力出力、つまり損失は 壁から来ているということですつまり
Pw = Pq + Pl + Pc + Pu
そして、Pl = f(Pc+Pu)であることがわかっています
Ｐｗ＝Ｐｑ＋ｆ（Ｐｃ＋Ｐｕ）＋Ｐｃ＋Ｐｕである
今、私たちは、USB出力から電源を取ることは、USB電源よりも少ないことによって、壁の電力を増加させるという仮説をテストすることができます。我々は、この仮説を形式化することができます、それがどこにつながるかを見て、それが不条理な何かを予測しているかどうかを確認してください（この場合、仮説は偽です）、または現実的な何かを予測しているかどうかを確認してください（この場合、仮説はもっともらしいままです）
仮説を先に書けばいい
(USB負荷のある壁掛け電源) – (USB負荷のない壁掛け電源) < (USB電源)です
として、数学的に
Pq + f(Pc+Pu) + Pc + Pu ] – [ Pq + f(Pc) + Pc ] < Pu
これで、マイナス記号の両側にある同じ項を削除して、括弧を削除することで単純化できます
f(Pc+Pu) + Pu – f(Pc) < Pu
とすると、不等式の両辺からPuを引くことで(<符号)になります
f(Pc+Pu) – f(Pc) < 0
ここに私たちの不条理があります。この結果が平易な英語で何を意味するかというと
電源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になります
つまり、負の抵抗器や、半導体の接合部に落下した負の電圧、あるいはインダクタのコアから魔法のように電力が発生することを意味しています。これらはすべてナンセンスであり、おとぎ話であり、永久運動マシンの希望的観測であり、絶対に不可能なことです
Conclusion:
壁のコンセントから来る余分な電力の同量以下で、コンピュータのUSBポートから電力を取り出すことは、物理的に可能性があり、理論的にもそうではありません
ザキンスターは何を見逃したのか？
zakinster氏に最大の敬意を表しますが、彼は効率の本質を誤解しています。効率は入力電力、損失、出力電力の関係の結果であり、入力電力、損失、出力電力が結果である物理量ではありません
説明のために、最大出力電力が900Wで、損失がPl = APo² + BPoで与えられ、A = 10^-4およびB = 10^-2、およびPq = 30Wである電源装置の場合を考えてみましょう。このような電源装置の効率（Po/π）をエクセルでモデリングし、アナンド・テック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、アナンドテックの供給のように非常に急な初期曲線を持っていますが、フリーパワーを不条理なものにする上記の分析に基づいて完全にモデル化されています
このモデルで、@zakinsterさんの例をケース2とケース3で見てみましょう。Pqを50Wに変更して、損失ゼロで供給を完璧にすれば、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さんのおっしゃる80.5%に到達するためには、負の損失関数が必要であり、それは不可能です。そして、82％の効率を達成することは、さらに不可能です
まとめは上記のショートアンサーを参考にしてください
4 Billysugger 2013-06-29
デバイスを充電しているときと、デバイスを充電していないときとでは、コンピュータが同じ電力を消費する可能性があります（CPUの負荷のように、他のすべてのものは同じです）。エネルギー保存の原則のような物理学の法則は、これが起こらないことを保証するものではありません
そのためには、デバイスが接続されていないときにコンピュータが無駄な電力を消費していなければならず、デバイスが接続されているときには、その無駄な電力がデバイスにリダイレクトされて利用されます
電子機器の設計者は、このような無駄な設計をわざわざ考案しなければならないだろうが、それは可能である。1つの電池を充電しているかどうかに関わらず、全く同じ電力を引く回路は、充電作業に比例して電力を引く回路よりも設計が難しく、結果的に誰も欲しがらない無駄な装置になってしまうのです
実際には、設計者はマザーボードのコンポーネントに電力を供給するために、既製の電圧レギュレータに手を伸ばします。電圧レギュレータは、負荷が低いほど全体的に消費電力が少なく、内部的に無駄が少ないという特性を持っています（リニアレギュレータは無駄が多く、スイッチングレギュレータは無駄が少ないですが、どちらも負荷が低いほど消費電力が少なくなります）。(リニアレギュレータの方が無駄が多く、スイッチングレギュレータの方が少ないですが、どちらも負荷が少ないと消費電力が少なくなります)
パワーダウンしたイーサネットポート、Wi-Fi トランスミッタのパワーダウン、ディスクのスピンダウン、スリープ状態の CPU、または USB ポートが電流を供給していないなど、システム内でパワーダウンしているものはすべて、正味のエネルギー節約に貢献しています。第一に、サブシステム自体がエネルギーを使用しないこと、第二に、電源チェーンの熱放散として上流で無駄になるエネルギーが少ないことです
3 Kaz 2013-06-06
はい、基本的な物理学（熱力学）です。同じように、車の中で携帯電話を充電すると、もう少しガソリンを使います。もう一つの例としては、キネティック・ウォッチがあります。おそらく計り知れないことだと思いますが、エネルギー保存の法則がそれを要求しています。エネルギーは作ったり壊したりすることはできません
1 Dermot 2013-06-07
