DC-Stromübertragungsverlust vs. Umwandlungsverlust

Ja, und in Ihrem Fall ist Boost/Buck sicherlich weniger effizient, es sei denn, Sie verwenden für Ihre Anwendung eine extrem niedrige Spannung/hohen Strom.

DC-DC-Wandler haben in der Regel nicht mehr als etwa 90-95 % Effizienz, sodass das Anbringen eines an jedem Ende Ihres 4-m-Kabels zu einem Verlust von etwa 10 % führt.

Außerdem hat das Ethernet-Kabel einen Widerstand, sodass im Kabel ein zusätzlicher Verlust entsteht. Die Tatsache, dass Sie die Spannung verstärkt und abgesenkt haben, beseitigt diese Verluste nicht, aber die Umwandlung in eine höhere Spannung reduziert die I ^ 2R-Verluste.

7 W bei 5 V sind etwa 700 mA. Ein typisches Ethernet-Kabel hat etwa 200 m Ohm/m (Schleife), sodass der Spannungsabfall etwa 0,15 V/m beträgt. Wenn Sie einen Abfall von 150 mV / m in Ihren 5 V (ca. 3%) tolerieren können, konvertieren Sie nicht. Wenn Sie geregelte 5 V benötigen, beginnen Sie mit beispielsweise 6 V und setzen Sie einen Low-Dropout-Regler am Anwendungsende ein.

BEARBEITEN:

Wenn Sie am entfernten Ende 5 V @ 4 A verbrauchen möchten, ist es sinnvoll, zu boosten / zu bucken. Widerstandsverluste bei 5 V wären nahe 3,2 V ... also nicht möglich.
Wenn Sie auf 30 V verstärken (ca. 700 mA Strom für 20 W), beträgt der Spannungsverlust ca. 0,56 V.
Sie werden dann am entfernten Ende auf 5 V abgesenkt. Wahrscheinlich haben Sie in jedem Konverter einen Wirkungsgrad von etwa (lassen Sie uns vorsichtig sein) von 90%, also einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 80%. Sie müssen 20 W verbrauchen, aber 25 W Eingangsleistung liefern, um Verluste zu berücksichtigen.

Die einfachste Methode, dies zu überprüfen, besteht darin, einfach den Widerstand des Drahtes zu messen, den Sie verwenden möchten. Ihr Leistungsverlust über das Kabel wird dann einfach basierend auf diesem gemessenen Widerstand und dem Strom, den Sie verwenden würden, berechnet.

Angenommen, Ihr Stromverbrauch beträgt 7 Watt bei 5 V, können wir berechnen, wie viel Strom das beinhaltet:

$$I = \frac P V = \frac 7 5 = 1.4A$$

Wir können dann anhand des Widerstands berechnen, wie hoch der Leistungsverlust ist:

$$P_\mathrm{loss} = I^2R = 1.4^2R$$

Sie können dies dann in einen prozentualen Wirkungsgrad umwandeln, indem Sie Ihre Verlustleistung durch Ihre Gesamtleistung teilen:

$$\mathrm{Efficiency} = \frac {P_\mathrm{loss}} {P_\mathrm{total}} \times 100$$

In diesem Fall ist Ihre Gesamtleistung die Summe Ihrer Lastleistung (7W) und der Verlustleistung.

Nun müssen Sie bei der Regleroption bedenken, dass Sie es mit der Effizienz beider Regler zu tun haben , also müssen wir das Produkt beider berücksichtigen:

$$\mathrm{Total\space efficiency} = \mathrm{Boost\space efficiency} \times \mathrm{Buck\space efficiency}$$

Eine vernünftige Schätzung für den Wirkungsgrad des DC-DC-Reglers liegt bei 80-90 %.

Durch den Vergleich der beiden Wirkungsgrade können Sie genau sehen, welche Lösung den besseren Wirkungsgrad hat. Für kurze Distanzen würde ich mein Geld darauf verwetten, nur das Kabel zu verwenden.

Effizienz ist jedoch nicht die einzige Überlegung. Während die reine Drahtlösung wahrscheinlich billiger und effizienter ist, wird es einen Spannungsabfall über diesem Draht geben, der proportional zum Strom ist:

$$\Delta V = I \times {R_\mathrm{wire}}$$

Wir haben den Strom oben mit 1,4 A berechnet, sodass Sie anhand Ihres gemessenen Drahtwiderstands berechnen können, wie groß der Spannungsabfall sein wird. Sie können dann Ihre Eingangsspannung um diesen Betrag erhöhen, um den Abfall zu negieren. Wenn Ihr Drahtwiderstand beispielsweise 0,2 Ω misst, beträgt Ihr Abfall 1,4 * 0,2 = 0,28 V. Angenommen, Sie möchten 5 V am Lastende des Kabels, möchten Sie 5,28 V am Eingang.