Gibt es eine theoretische Grenze für die Effizienz der Stromversorgungstransformation?

Es gibt keine andere theoretische Grenze als die Gesetze der Thermodynamik. Die Effizienz kann nicht 100 % betragen.

Typische Schaltnetzteile, die zu vernünftigen Kosten ausgelegt sind, haben einen Wirkungsgrad von >80 % über eine Reihe von Ausgängen und Eingängen. Typischerweise sinkt der Wirkungsgrad, wenn die Ausgangslast reduziert wird, da die Versorgung etwas Overhead hat, und er kann beim höchsten Nennstrom etwas sinken, wenn I ^ 2R und andere Verluste zunehmen.

Transformatoren können sehr verlustarm sein (insbesondere wenn sie für niedrige Verluste ausgelegt sind), aber das ist nicht unbedingt der Fall - tatsächlich verbietet die relativ neue Gesetzgebung des Staates Kalifornien im Grunde den Verkauf vieler billiger Transformator-Wechselstromadapter, da ihre Verluste höher sind als bei Typen mit Schaltmodus. besonders bei geringer Belastung. Einige werden auch ohne Last warm. Als Ingenieur haben wir eine gewisse Kontrolle darüber - durch die Angabe der besseren (und teureren) Laminierungen kann der Transformator dramatisch niedrigere Kernverluste aufweisen, aber dies ist für ein Produkt, das zu einem sehr niedrigen Preis verkauft werden muss, ungeeignet.

In Ihrer früheren Frage haben Sie nach linearen Versorgungen gefragt, die im Allgemeinen (aber nicht immer) einen geringen Wirkungsgrad haben. Ein perfekter Linearregler, der 1 A bei 1 V aus einer 12-V-Quelle liefert, hat einen Wirkungsgrad von 1 W/12 W = 8,3 %, was viel weniger als 80 % ist. Andererseits hat ein perfekter LDO (Linearregler), der saubere 5,0 V aus einer verrauschten 5,6-V-Quelle liefert, einen Wirkungsgrad von 89 %, möglicherweise besser als ein Schaltnetzteil.

Strom an sich ist kein Problem – Versorgungsströme in modernen PC-Motherboards liegen wahrscheinlich im Bereich von 100 A (die Leistung einer CPU allein kann 120 W+ betragen), und die Versorgung selbst erfordert keine Kühlkörper.

Das Problem in Ihrer verknüpften Frage besteht darin, dass Sie ein 10- bis 20-mA-Konstantstromnetzteil mit niedriger Frequenz (60 Hz) und impliziertem Sinusausgang angegeben haben. (Die Anwendung von OP ist ein elektrolytischer chemischer Reaktor.)

Eine getaktete Stromversorgung mit hohem Wirkungsgrad wäre möglich, aber sehr aufwändig zu entwerfen. Für eine einmalige Anwendung wie diese ist ein analoges Netzteil einfacher zu entwerfen, aber Sie leben mit den Kosten und Problemen der Energieverschwendung.

Gibt es beim Erhöhen oder Verringern der Spannung einige minimale Kosten für Abfallenergie? ... auf Fälle beschränkt, in denen Eingang und Ausgang Vielfache sind und es in Bezug auf die Verschwendung von Energie teurer wird, eine bestimmte Spannung zu erreichen, die kein ganzzahliges (AC) oder binäres (DC) Vielfaches des Eingangs ist?

Nein. Bei Wechselstrom kann die Spannung an jeder Wicklung eines Transformators auf die nächste Windung eingestellt werden. In der Praxis wird dies sehr nah und viel geringer sein als die Abweichung von Ihrem eingehenden Angebot. In DC kann es auf einen beliebigen Wert eingestellt werden und ist ohne Abzug stufenlos regelbar.

Strom scheint ein Effizienzkiller zu sein. Das heißt, sobald der Strom in einem Stromkreis signifikant wird, scheint es, als gäbe es keine Möglichkeit, ihn zu kontrollieren, ohne viel Abfall zu erzeugen.

Nicht so. Alle modernen LED-Lampen sind auf hohe Effizienz ausgelegte Konstantstrom-Schaltnetzteile. Es ist nur so, dass die Regelung der Versorgung eher auf Stromrückkopplung als auf Spannungsrückkopplung basiert . Ein Beispiel für aktuelles Feedback finden Sie in meiner Antwort auf Ihre verknüpfte Frage.

Endlich ist es möglich, mit Schaltnetzteilen sowohl Spannung als auch Strom effizient zu regeln.