电源供应品–我们到底走了多远?
最近,我与一位自上世纪90年代末就开始合作的客户共进午餐。在那段时间里,我们看到了很多变化,随着主菜的到来,我们开始谈论电源技术多年来是如何进步的。这一点在效率和功率密度方面最为明显。
他使用XP Power设计的第一个设备是一台3×5英寸40W的PSU。这在当时可能被认为是革命性的,但当你考虑到他的最新产品在相同的空间内使用了350W的设备时,你就会很清楚我们已经走了多远。
技术进步?
在我们的工作午餐之后,我对此做了一些研究,据我所知,第一个开关模式电源是在1958年由IBM设计的。它们是基于真空管技术。大约在同一时间,通用汽车公司为一种“晶体管振荡”申请了几项专利。
随着技术进步的涌入,设计师突然能够从多个部件和多个制造商中挑选,为他们提供了前所未有的数量的选择和潜在的突破性设计。
这一密集发展时期的重点是传统的线性调节器–最聪明的人正在试图找出如何用更高效的设计取代过时的变压器和改变输入电压的电阻方法。
他们的想法是使用晶体管来斩波输入电压,使输入电压的平均值低于初始输入电压(如果你想更详细地描述开关电源的运行情况,我们在网站上有一个非常棒的技术文章商店)。
由于效率更高,所需的磁性材料更少,新技术更小、更轻,产生的热量也更少。
与具有这些特点的现代发明一样,这个20世纪50年代的解决方案对一系列行业的企业具有巨大的吸引力–从电子产品到航空航天、通信到计算机,涌现出一大批早期采用者,每个人都在争先恐后地充分利用这项新的电源技术。
计算功率
在接下来的几年里,出现了一系列的专利和设计–其中许多我们今天仍然在使用。1972年,惠普在其第一台袖珍计算器中使用了开关电源。1976年申请了使用开关模式电源(SMPS)这一术语的第一项专利。
惠普的计算器实际上是一台计算机–尽管其格式与我们今天所知的略有不同。当时,最初的设计重量超过40磅。在设计中使用了SMPS来节省空间和重量,标志着朝着我们今天使用的超薄和令人难以置信的轻薄计算机、笔记本电脑和平板电脑迈出了第一步。
同样,考虑如何节省重量和空间的航空制造商也开始寻找定制开关电源,以创造更高效的设计。
在70年代和80年代降温?
20世纪70年代是一个忙碌的十年,一旦取得了初步突破,创新就以非常可观的速度继续下去。英国、美国和日本的几家公司开始销售标准电源产品。
直到今天,大约有十几家公司声称自己是第一个成功设计和销售开关模式电源的公司-所以我们不会去那里!
当时的电子杂志刊登了SMP的文章和广告。当时的领头羊是博斯切特公司,这是一家成立于加利福尼亚州的美国公司。它用开关模式设计取代了线性打印机电源。
这家公司发展到1000多人,拥有广泛的产品范围,包括开放式框架、外壳和模块化电源。它最终在80年代中期被计算机产品公司收购。
苹果电脑在20世纪70年代首次在Apple II电脑中引入开关模式电源。这种小而高效的技术意味着苹果可以在没有冷却风扇的情况下制造出更小、更轻的电脑。
这种对流冷却设计在当时是独一无二的。这项技术已经有了自己的生命力,并被用于数十个消费者应用程序。IBM PC电源也转向了切换模式,尽管其冷却风扇与目前ATX式电源中使用的冷却风扇相似。
在20世纪80年代末和90年代初,当行业标准的3 x 5英寸电源出现时,我们感到震惊,电源具有自动量程输入,可以检测它是连接到120VAC还是230VAC,并进行相应的调整。这些产品的功率为25-40W,或1.66-2.66W/in2
欧盟重组
随着越来越多的公司进入市场,围绕3×5这样的常见尺寸出现了一些松散的行业标准。随着磁学、开关晶体管和控制器集成电路的进步,功率密度开始提高。这些变化提供了更高的效率,并使更高的功率密度成为可能。