電源適配器技術(shù)的發(fā)展概況

   電源適配器較早出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代中期，日本東芝率先把開關(guān)電源技術(shù)用于筆記本的外置電源，它的創(chuàng)舉開創(chuàng)了電源適配器發(fā)展歷史上新的一頁，也成為了世界第一個(gè)獨(dú)立的筆記本電源適配器。目前，電源適配器高頻化已成為其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使電源適配器更進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

    電源適配器技術(shù)是一種應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件、綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的多學(xué)科的邊緣交叉技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電源適配器技術(shù)又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。目前，電源適配器技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。它對(duì)現(xiàn)代通信、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程、國防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源適配器起著關(guān)鍵作用。

    當(dāng)代許多高新技術(shù)均與市電的電壓、電流、頻率、相位和波形等基本參數(shù)的變換和控制相關(guān)，電源適配器技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的精確控制和高效率的處理，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)大功率電能的頻率變換，從而為多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展提供有力的支持。因此，電源適配器技術(shù)不但本身是一項(xiàng)高新技術(shù)，而且還是其他多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。電源適配器技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展必將為大幅度節(jié)約電能、降低材料消耗以及提高生產(chǎn)效率提供重要的手段，并為現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來深遠(yuǎn)的影響。

    當(dāng)今，電子產(chǎn)品已普及到工作與生活的各個(gè)方面，其性能價(jià)格比愈來愈高，功能愈來愈強(qiáng)，但其供電的電源適配器電路在整機(jī)電路中是相當(dāng)重要的。它的性能良好與否直接影n向整個(gè)電子產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電源適配器技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，它從過去的不太復(fù)雜的電子電路變?yōu)榻袢盏木哂休^強(qiáng)功能的功能模塊；電壓穩(wěn)定的方式，由傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓發(fā)展到今天的非線性式穩(wěn)壓，電源適配器電路也由簡單變得復(fù)雜，電源適配器技術(shù)正從過去附屬于其他電子設(shè)備的狀態(tài)，逐漸演變成為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科分支。

    我們一般應(yīng)用的串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源適配器，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源適配器。這種傳統(tǒng)的串聯(lián)穩(wěn)壓器，調(diào)整管總是工作于放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。這種穩(wěn)壓的缺點(diǎn)是承受過載和短路的能力差，效率低，一般只有35%—60%。由于調(diào)整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積較大的散熱器。

    開關(guān)電源適配器的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá)70%—95%。開關(guān)穩(wěn)壓電源適配器省去了笨重的變壓器，所以穩(wěn)壓器體積小、質(zhì)量輕，調(diào)整管功率損耗較小，散熱器也隨之減小，此外，開關(guān)頻率工作在幾十千赫，濾波電感、電容可用較小數(shù)值的元件。允許的環(huán)境溫度也可大大提高。但是，由于調(diào)整元件的控制電路比較復(fù)雜，輸出紋波雜音電壓較高，瞬態(tài)響應(yīng)較差，所以開關(guān)電源適配器的應(yīng)用也受到一定的限制。

    電源適配器技術(shù)的發(fā)展離不開技術(shù)創(chuàng)新。1947年晶體管問世，隨后不到10年，可控硅整流器（SCR，現(xiàn)稱晶閘管）在晶體管逐趨成熟的基礎(chǔ)上問世，從而揭開了電源適配器技術(shù)長足發(fā)展的序幕。半個(gè)世紀(jì)以來，電源適配器技術(shù)的發(fā)展不斷創(chuàng)新。

    (1)高頻變化是電源適配器技術(shù)發(fā)展的主流。電源適配器技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)，將市電或電池等一次電源適配器變換成適用于各種用電對(duì)象的二次電源適配器。開關(guān)電源適配器在電源適配器技術(shù)中占有重要地位，從10 kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達(dá)到兆赫級(jí)的高頻開關(guān)電源適配器，為高頻變換提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，促進(jìn)了現(xiàn)代電源適配器技術(shù)的繁榮和發(fā)展。高頻化帶來較直接的好處是降低原材料消耗、電源適配器裝置小型化、加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，進(jìn)一步提高電源適配器品質(zhì)以進(jìn)入更廣闊的領(lǐng)域，特別是高新技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。

    (2)新理論、新技術(shù)的指導(dǎo)：諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等電路理論；功率因數(shù)校正、有源箝位、并聯(lián)均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機(jī)監(jiān)控等新技術(shù)，指導(dǎo)了現(xiàn)代電源適配器技術(shù)的發(fā)展；

    (3)新器件、新材料的支撐。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應(yīng)晶體管(MOS-

FET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、超快恢復(fù)二極管、無感電容器、無感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件，發(fā)展了現(xiàn)代電源適配器技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)換代。

    (4)控制的智能化?？刂齐娐?、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路采用集成組件?？刂齐娐凡捎萌珨?shù)字化?？刂剖侄尾捎梦⑻幚砥骱蛦纹瑱C(jī)組成的軟件控制方式，達(dá)到了較高的智能化程度，進(jìn)一步提高了電源適配器設(shè)備的可靠性。

    (5)電源適配器電路的模塊化、集成化。電源適配器技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)是電源適配器電路的模塊化、集成化。目前，單片電源適配器和模塊電源適配器逐漸取代整機(jī)電源適配器，功率集成技術(shù)簡化了電源適配器的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)在通信、電力等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，并且派生出新的供電體制——分布式供電，使集中供電單一體制走向多元化。

    (6)電源適配器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。今天的市場是超越區(qū)域融貫全球的一體化市場，電源適配器設(shè)備要進(jìn)入市場，必須遵從能源、環(huán)境、電磁兼容(EMC)、貿(mào)易協(xié)定等共同準(zhǔn)則，電源適配器設(shè)備生產(chǎn)廠家必須接受安全、EMC、環(huán)境、質(zhì)量體系等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的認(rèn)證。

綜上所述，電源適配器作為電子信息產(chǎn)業(yè)的的重要組成部分，具有一定的市場。無論是發(fā)展速度，還是經(jīng)濟(jì)收益都是有目共睹的。為了更快更好地適應(yīng)未來電源適配器市場發(fā)展，電子工程師在設(shè)計(jì)新的電源適配器時(shí)，要更多的考慮其待機(jī)能耗、功率、體積等問題，才能真正的占有電源適配器市場。