USBデバイスを充電するとき、コンピューターはより多くの電力を使用しますか？
いつも疑問に思ったこと。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していると、電気代がさらに消費されますか？または、USBポートは有効になっているだけで電力を消費しているため、電力使用量に影響していませんか？
短い答え：
USBデバイスを充電するとき、コンピューターはより多くの電力を使用しますか？
通常yesですが、必ずしも期待するほどではありません。 それは自由電力にはなりませんが、より効率的に取得される可能性があります。これは、実際には特定の電源の効率曲線と、それを操作するポイント（およびソフトウェアによって影響を受ける電力消費is）に依存します。
- コンピューターの電源装置の負荷が低い場合（アイドル状態など）、負荷を追加すると、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装置が正しくロードされている場合、それはそのピーク効率に近く、一般にUSB壁充電器よりもはるかに優れています。
- コンピューターの電源装置が既に過負荷になっている場合（これは決して起こらないはずです）、USBの電力効率よりも差し迫った問題があります。
長い答え：
USBポートは、最大500mA（USB1&2）および950mA（USB3）を5Vで出力できるため、最大2.5W（USB1&2）および4.75W（USB3）。
USBポートは電力を消費しませんそれ自体。何も接続されていない場合、それらは単に開回路です。
ここで、USB3ポートから1A（5W）を取得すると、通常、グローバルな消費電力が増加します6Wまで（電源効率に依存します）、コンピュータの電力消費量の2％から5％増加します。
ただし、場合によっては異なる場合があります。
[〜＃〜] psu [〜＃〜] 効率曲線を見てみると（- AnandTech から）：
効率は一定の値ではなく、PSUにかかる負荷によって大きく異なります。低電力（50Wから200W）では900W PSUで曲線が急になるので、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い場合、場合によっては、コンピュータが実際に壁のソケットから余分な5Wを引き出す必要がないことを意味しますUSBポートから追加の5Wを描画する場合。
実際の効率が200Wで80％のPSUで200Wを描画しているコンピューターの例を見てみましょう。
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
ここで、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完全に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
これは通常の簡略化されたケースであり、効率は同じであるため、USBデバイスの消費電力は5W / 80.0% = 6.25Wと同等です
<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効率は200Wと205Wの間で増加しているため、コンピューター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定することはできません。壁のコンセントでの相対的な増加は実際には5Wよりも低い場合があります。
この動作が発生するのは、その場合、PSUの負荷が低いためであり、通常ののケースではありませんが、それでも実用的な可能性はあります。
<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、受ける負荷に関係なく、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 の動作であり、すべての不要な電力が熱に放散されます。これは、非常に小さな負荷である種のローエンドPSUで観察できる動作です。
<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のケースであり、PSUは実際には高負荷でより少ない電力を消費します。 @Marcks Thomasが言ったように、これは実際の電源から観察できるものではありませんが、それでも理論的には可能であり、本能であることを証明します [ 〜＃〜] tanstaafl [〜＃〜] ルールを常に簡単に適用できるとは限りません。
結論：
多くの5Vデバイスを充電する必要がある場合は、複数の壁掛け式充電器よりも既に実行中コンピューターから充電することをお勧めします。無料ではありませんが、より効率的になります。
同じ充電速度を得るには、1A機能（USB3など）を備えたUSBポートが必要になる場合があることにも注意してください。
[〜＃〜] tanstaafl [〜＃〜] もここに適用されます。
あなたは何のためにも力を得ません。それ以外の場合は、USBポートを使用して別のコンピュータに電力を供給し、別のコンピュータを使用して最初のコンピュータに電力を供給することができます。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100〜500 mAmpを使用します。これは最大2½ワットです。かなり小さいPCの通常のアイドル電力消費と比較して。 （通常：オフィスPCの50ワットからハイエンドPCの150ワットのアイドル。ゲームやコンパイルなどの場合のおよそ3倍）。
はい。それは物理学の基本的なルールです。何かがあなたのコンピュータから力を奪っているなら、あなたのコンピュータはどこかからその力を得なければなりません。 USBポートは、有効にするだけでは電力を消費しません*。何も接続されていない状態でスイッチを「オン」にするだけで、電源コンセントが電力を消費します。
*了解しました。USBコントローラーチップが何かが接続されているかどうかを監視するために消費される電力は最小限ですが、それはごくわずかな電力です。
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量ではありません。
短い答え：
はい; always少なくとも壁から供給されるより多くの電力でUSB電力を支払います。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。
より長い答え：
コンピューターのシステム全体、その内部電源、その動作回路、およびUSBポート回路を、電源と呼ばれる1つの大きなブラックボックスにします。この図では、コンピューター全体が1つの特大USB充電器で、2つの出力があります。コンピューターの動作電源（これは、Pcと呼びます）そして、出力USB電力、これをPと呼びます。
電力をある形式（電圧、電流、周波数）から別の形式に変換し、電力を回路のある部分から別の部分に伝導することはすべて、完全ではない物理プロセスです。理想的な世界でさえ、超電導体とまだ発明されていないコンポーネントがあれば、回路は完全なものに勝るものはありません。 （この微妙なメッセージの重要性が、この答えの鍵となることが判明します）。回路から1Wが必要な場合は、mustに少なくとも1Wを投入し、すべての実際的なケースでは1Wを少し超えます。そのbit moreは変換で失われた電力であり、lossと呼ばれます。損失電力Plと呼びます。これは、電源から供給される電力量に直接関連しています。損失はほとんどの場合熱として明らかであり、大きな電力レベルを運ぶ電子回路は換気する必要がある理由です。
損失が出力電力とともにどのように変化するかを説明するいくつかの数学関数（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を乗じた周波数が含まれます。しかし、それについて詳しく考える必要はありません。関係のないすべての詳細を1つのシンボルにラップできます。これをf（Po）と呼びます。ここで、Poは合計出力パワーであり、式Pl = f（Pc + Pu）。
電源は、たとえ出力電力がまったく供給されていなくても、動作に電力を必要とする回路です。エレクトロニクスエンジニアはこれをquiescent powerと呼びます。これをPqと呼びます。自己消費電力は一定であり、電源装置が出力電力を供給するためにどれだけハードに動作し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、コンピューターがUSB充電器への電力供給以外の機能を実行している場合、他のコンピューター機能の動作電力をPqに含めます。
この電力はすべて壁のコンセントからのものであり、入力電力をPwと呼びます（（Piは混乱のように見えますPl、それで私はPwに切り替えました）.
以上で、上記をまとめて、これらの電力の寄与がどのように関連しているかの説明を取得する準備ができました。最初に、マイクロワットの電力出力または損失はすべて壁から発生することを知っています。そう：
Pw = Pq + Pl + Pc + P
そして、Pl = f（Pc + Pu）であることを知っているので、
Pw = Pq + f（Pc + Pu）+ Pc + P
これで、USB出力から電力を取ると、壁の電力がUSB電力よりも減少するという仮説をテストできます。この仮説を形式化し、どこにつながるかを確認し、それが不合理なことを予測するか（この場合、仮説は偽です）、または現実的なものを予測するか（この場合、仮説は妥当なままです）。
最初に仮説を次のように書くことができます。
（壁電力あり USB負荷）-（壁電力なし USB負荷）<（USB電力）
数学的には：
[Pq + f（Pc + Pu）+ Pc + Pu]-[Pq + f(Pc) + Pc] <P
これで、マイナス記号の両側にある同じ用語を削除し、角かっこを削除することで、これを簡略化できます。
f（Pc + Pu）+ Pu-f(Pc) <P
次に、不等式（<記号）の両側からPを減算します。
f（Pc + Pu）-f(Pc) <
これが私たちの不条理です。この結果が平易な英語で意味することは：
電源からより多くの電力を取得することに伴う追加の損失は負です
これは、負の抵抗、半導体接合部で負の電圧降下、またはインダクタのコアから魔法のように見える電力を意味します。これはすべて、ナンセンス、おとぎ話、永久運動機械の希望的な考えであり、絶対に不可能です。
結論：
物理的には、理論的またはその他の方法で、コンピューターのUSBポートから電力を取得することはできません。壁のコンセントから供給される同じ量の追加の電力よりも少ないです。
@zakinsterは何を見逃しましたか？
@zakinsterに最大の敬意を払い、彼は効率の性質を誤解しています。効率は結果入力電力、損失、出力電力の関係であり、not入力電力、損失、出力電力が結果となる物理量です。
説明のために、最大出力電力が900Wの電源の場合を考えてみましょう。損失はPl =APo²+ BPoで与えられます。ここでA = 10 ^ -4およびB = 10 ^ -2、Pq = 30W。 Excelでこのような電源の効率（Po/Pi）をモデル化し、アナンドテック曲線と同様の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な初期曲線を持っていますが、完全に上記の分析に従ってモデル化されているため、自由な電力は不合理です。
このモデルを取り上げて、@ zakinsterがケース2とケース3で与える例を見てみましょう。Pqを50Wに変更して、電源を投入すると、 perfect、損失なしで、200Wの負荷で80％の効率を得ることができます。しかし、この完璧な状況でも、205Wで最高の効率は80.39％です。 @zakinsterが80.5％に到達するには、現実的な可能性として、負の損失関数が必要であることは不可能であると示唆しています。 82％の効率を達成することはさらに不可能です。
概要については、上記の短い回答を参照してください。
コンピューターがデバイスを充電していないときと同じように、コンピューターが同じ電力を消費する可能性があります（CPU負荷のように他のすべてが等しい）。物理学の法則は、エネルギー保存の原則のように、これが起こり得ないという保証を提供しません。
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ーが電力を浪費している必要があります。そのため、それらが接続されていると、そうでなければ浪費されていた電力がデバイスにリダイレクトされて利用されます。
電子設計者は、そのような無駄の多い設計を考案するために彼らの方法から離れなければならないでしょうが、それは可能です。 1つまたは複数のバッテリーを充電しているかどうかに関係なく、まったく同じ電力を消費する回路は、充電作業に比例して電力を消費する回路よりも設計が難しく、その結果、誰も望まない無駄なデバイスになります。
実際には、設計者は既製の電圧レギュレータを利用してマザーボードのコンポーネントに電力を供給します。電圧レギュレータには、負荷が少ないほど、全体的に消費する電力が少なく、内部で無駄になる電力が少ないという特性があります。 （線形レギュレーターは無駄を増やし、切り替えを少なくしますが、負荷が少ないとどちらも消費が少なくなります。）
システムの電源がオフになっているものはすべて、正味のエネルギー節約に貢献します。電源がオフのイーサネットポート、電源がオフのWi-Fiトランスミッター、ディスクのスピンダウン、スリープ状態のCPU、または電流を供給していないUSBポート。節約は2つあります。1つ目は、サブシステム自体がエネルギーを使用しないこと、2つ目は、電源サプライチェーンの放熱として上流で浪費されるエネルギーが少ないことです。
はい。それは基本的な物理学（熱力学）です。同様に、車の中でスマートフォンを充電すると、ガソリンが少し消費されます。もう1つの例は運動時計です。運動時計を着用しているため、もう少し食べ物を食べる必要があります。それはおそらく計り知れませんが、エネルギー保存の法則はそれを要求します。エネルギーを作り出すことも破壊することもできません。