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電源適配器的發展史

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電源適配器的發展史

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，現狀，未來發展方向及目前的爭論焦點，研究的目的意義，重要性。
19世紀末，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）發明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯電源適配器的設想，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的應用，電源適配器的開關頻率進一步提高，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性能指標上都具有很大的優勢。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80年代以前，作為線性電源的更新換代產品，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）的出現打破了這一格局。
IGBT可以看成是MOSFET和BJT復合而成的器件。和BJT相同，它們都主要應用于中等功率場合，但IGBT工作頻率更高，且屬于電壓驅動型器件，易于驅動，具有突出的優點而沒有明顯的缺點。因此，IGBT迅速取代了曇花一現的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的出現使得電源適配器的容量不斷增大，在許多中等容量范圍內迅速取代了相控電源。在通信領域，早期的48V基礎電源幾乎都是采用的晶閘管相控電源，現在已逐步被電源適配器所取代。電力系統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成為其主流。此外，電焊機、電鍍裝置等傳統的晶閘管相控電源的應用范圍，也逐步被電源適配器所蠶食。
如前所述，開關頻率的提高可以使電源體積減小、重量減輕，但卻使得開關損耗增大，電源效率降低。另外，開關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80年代出現了采用準諧波技術的零電壓開關電路和零電流開關電路，這種技術被稱為軟開關技術。采用軟開關技術，在理想情況下可使開關損耗降為零，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展。經過近20年的發展，對于軟開關技術的研究至今仍十分活躍，它也已經成為應用于各種電力電子電路的一項基礎性技術。但是，迄今為止，軟開關技術應用最為成功的領域仍然是電源適配器領域。
電源適配器和交流電網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很低。當公用電網上接有大量的電源適配器負載時，就會對電網產生嚴重的諧波污染。最近幾年經常聽到“綠色電源”這個名詞。這里所說的“綠色”，其標志主要就是對電網不產生諧波污染，對環境不產生電磁干擾，當然也包括不產生噪聲。為了降低電源適配器對電網的諧波污染，提高電源適配器的功率因數，在20世紀90年代出現了功率因數校正（PowerFactorCorrection，PFC）技術，并在各種電源適配器中大量應用。目前，單相PFC技術已比較成熟，并廣泛用于各種電源適配器中，而三相PFC技術則還有很長的路要走。

現代電源適配器技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電源適配器學,向以高頻技術處理問題為主的現代電源適配器學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電源適配器技術在許多新領域的應用。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,以根據負載的變化主動調整自身工作,達到根完美的效率,進一步減小發熱和無功消耗....并達成更強的適應能力。

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| 發布時間：2019.07.01    來源：電源適配器廠家
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