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电源适配器的发展史

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电源适配器的发展史

电源适配器,与我们生活离不开,如手机充电器,移动电源,LED照明等,大家讨论下,电源适配器的历史,背景,研究范围,现状,未来发展方向及目前的争论焦点,研究的目的意义,重要性。
19世纪末,托马斯爱迪生成功地采用了直流输电的方式点亮了电灯泡,但因为能量损失巨大,所以直流输电的效率非常低。1957年美国查赛(JenSen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联电源适配器的设想,这使电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。后来尼古拉特斯发明了交流输电,从而取代了直流输电。
到了1969年,由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25kHz的电源适配器。
后来,随着电力MOSFET的应用,电源适配器的开关频率进一步提高,使得电源体积更小,重量更轻,功率密度更进一步提高。
今天,尽管采用的电压和频率有所不同,但交流输电已被全世界各国普遍采用。供电频率为50Hz或60Hz,供电电压为100V到240V。由于和线性电源相比,电源适配器在绝大多数性能指标上都具有很大的优势。因此,目前除了对直流输出电压的纹波要求极高的场合以外,电源适配器已经全面取代了线性电源。计算机、电视机、各种电子仪器的电源几乎都已是电源适配器一统天下。
作为电子装置的供电电源,线性电源主要用于小功率范围。因此,在20世纪80年代以前,作为线性电源的更新换代产品,电源适配器也主要用于小功率场合。那时,中大功率直流电源仍以晶闸管相控电源为主。但是,80年代起,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的出现打破了这一格局。
IGBT可以看成是MOSFET和BJT复合而成的器件。和BJT相同,它们都主要应用于中等功率场合,但IGBT工作频率更高,且属于电压驱动型器件,易于驱动,具有突出的优点而没有明显的缺点。因此,IGBT迅速取代了昙花一现的BJT,而成为中等功率范围的主流器件,并且不断向大功率方向拓展其生存空间。
IGBT的出现使得电源适配器的容量不断增大,在许多中等容量范围内迅速取代了相控电源。在通信领域,早期的48V基础电源几乎都是采用的晶闸管相控电源,现在已逐步被电源适配器所取代。电力系统的操作用直流电源以前也是采用晶闸管相控电源,目前电源适配器已经成为其主流。此外,电焊机、电镀装置等传统的晶闸管相控电源的应用范围,也逐步被电源适配器所蚕食。
如前所述,开关频率的提高可以使电源体积减小、重量减轻,但却使得开关损耗增大,电源效率降低。另外,开关频率的提高也使得电源的电磁干扰问题变得突出起来。为了解决这一问题,20世纪80年代出现了采用准谐波技术的零电压开关电路和零电流开关电路,这种技术被称为软开关技术。采用软开关技术,在理想情况下可使开关损耗降为零,提高效率,同时也使电磁干扰大大减小,因而也有助于进一步提高开关频率,使得电源进一步向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。经过近20年的发展,对于软开关技术的研究至今仍十分活跃,它也已经成为应用于各种电力电子电路的一项基础性技术。但是,迄今为止,软开关技术应用最为成功的领域仍然是电源适配器领域。
电源适配器和交流电网连接的电路通常都是二极管整流电路,这种电路的输入电流已不再是正弦波,且含有大量的谐波,这也使得电源的功率因数很低。当公用电网上接有大量的电源适配器负载时,就会对电网产生严重的谐波污染。最近几年经常听到“绿色电源”这个名词。这里所说的“绿色”,其标志主要就是对电网不产生谐波污染,对环境不产生电磁干扰,当然也包括不产生噪声。为了降低电源适配器对电网的谐波污染,提高电源适配器的功率因数,在20世纪90年代出现了功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)技术,并在各种电源适配器中大量应用。目前,单相PFC技术已比较成熟,并广泛用于各种电源适配器中,而三相PFC技术则还有很长的路要走。

现代电源适配器技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电源适配器学,向以高频技术处理问题为主的现代电源适配器学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电源适配器技术在许多新领域的应用。未来电源将从一个独立的模块变成能和其他电路交互的模块,以根据负载的变化主动调整自身工作,达到根完美的效率,进一步减小发热和无功消耗....并达成更强的适应能力。


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| 发布时间:2019.07.01    来源:电源适配器厂家
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