電源適配器的發(fā)展史

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電源適配器的發(fā)展史

電源適配器，與我們生活離不開，如手機充電器，移動電源，LED照明等，大家討論下，電源適配器的歷史，背景，研究范圍，現(xiàn)狀，未來發(fā)展方向及目前的爭論焦點，研究的目的意義，重要性。
19世紀(jì)末，托馬斯愛迪生成功地采用了直流輸電的方式點亮了電燈泡，但因為能量損失巨大，所以直流輸電的效率非常低。1957年美國查賽（JenSen）發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)電源適配器的設(shè)想，這使電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。后來尼古拉特斯發(fā)明了交流輸電，從而取代了直流輸電。
到了1969年，由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時間的縮短等元器件改善，終于做成了25kHz的電源適配器。
后來，隨著電力MOSFET的應(yīng)用，電源適配器的開關(guān)頻率進一步提高，使得電源體積更小，重量更輕，功率密度更進一步提高。
今天，盡管采用的電壓和頻率有所不同，但交流輸電已被全世界各國普遍采用。供電頻率為50Hz或60Hz，供電電壓為100V到240V。由于和線性電源相比，電源適配器在絕大多數(shù)性能指標(biāo)上都具有很大的優(yōu)勢。因此，目前除了對直流輸出電壓的紋波要求極高的場合以外，電源適配器已經(jīng)全面取代了線性電源。計算機、電視機、各種電子儀器的電源幾乎都已是電源適配器一統(tǒng)天下。
作為電子裝置的供電電源，線性電源主要用于小功率范圍。因此，在20世紀(jì)80年代以前，作為線性電源的更新?lián)Q代產(chǎn)品，電源適配器也主要用于小功率場合。那時，中大功率直流電源仍以晶閘管相控電源為主。但是，80年代起，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的出現(xiàn)打破了這一格局。
IGBT可以看成是MOSFET和BJT復(fù)合而成的器件。和BJT相同，它們都主要應(yīng)用于中等功率場合，但IGBT工作頻率更高，且屬于電壓驅(qū)動型器件，易于驅(qū)動，具有突出的優(yōu)點而沒有明顯的缺點。因此，IGBT迅速取代了曇花一現(xiàn)的BJT，而成為中等功率范圍的主流器件，并且不斷向大功率方向拓展其生存空間。
IGBT的出現(xiàn)使得電源適配器的容量不斷增大，在許多中等容量范圍內(nèi)迅速取代了相控電源。在通信領(lǐng)域，早期的48V基礎(chǔ)電源幾乎都是采用的晶閘管相控電源，現(xiàn)在已逐步被電源適配器所取代。電力系統(tǒng)的操作用直流電源以前也是采用晶閘管相控電源，目前電源適配器已經(jīng)成為其主流。此外，電焊機、電鍍裝置等傳統(tǒng)的晶閘管相控電源的應(yīng)用范圍，也逐步被電源適配器所蠶食。
如前所述，開關(guān)頻率的提高可以使電源體積減小、重量減輕，但卻使得開關(guān)損耗增大，電源效率降低。另外，開關(guān)頻率的提高也使得電源的電磁干擾問題變得突出起來。為了解決這一問題，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了采用準(zhǔn)諧波技術(shù)的零電壓開關(guān)電路和零電流開關(guān)電路，這種技術(shù)被稱為軟開關(guān)技術(shù)。采用軟開關(guān)技術(shù)，在理想情況下可使開關(guān)損耗降為零，提高效率，同時也使電磁干擾大大減小，因而也有助于進一步提高開關(guān)頻率，使得電源進一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發(fā)展。經(jīng)過近20年的發(fā)展，對于軟開關(guān)技術(shù)的研究至今仍十分活躍，它也已經(jīng)成為應(yīng)用于各種電力電子電路的一項基礎(chǔ)性技術(shù)。但是，迄今為止，軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用較為成功的領(lǐng)域仍然是電源適配器領(lǐng)域。
電源適配器和交流電網(wǎng)連接的電路通常都是二極管整流電路，這種電路的輸入電流已不再是正弦波，且含有大量的諧波，這也使得電源的功率因數(shù)很低。當(dāng)公用電網(wǎng)上接有大量的電源適配器負(fù)載時，就會對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波污染。較近幾年經(jīng)常聽到“綠色電源”這個名詞。這里所說的“綠色”，其標(biāo)志主要就是對電網(wǎng)不產(chǎn)生諧波污染，對環(huán)境不產(chǎn)生電磁干擾，當(dāng)然也包括不產(chǎn)生噪聲。為了降低電源適配器對電網(wǎng)的諧波污染，提高電源適配器的功率因數(shù)，在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrection，PFC）技術(shù)，并在各種電源適配器中大量應(yīng)用。目前，單相PFC技術(shù)已比較成熟，并廣泛用于各種電源適配器中，而三相PFC技術(shù)則還有很長的路要走。

現(xiàn)代電源適配器技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電源適配器學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電源適配器學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電源適配器技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。未來電源將從一個獨立的模塊變成能和其他電路交互的模塊,以根據(jù)負(fù)載的變化主動調(diào)整自身工作,達到根的效率,進一步減小發(fā)熱和無功消耗....并達成更強的適應(yīng)能力。

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| 發(fā)布時間：2019.07.01 來源：電源適配器廠家

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