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电源适配器技术的发展概况

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电源适配器技术的发展概况

   电源适配器最早出现在上世纪80年代中期,日本东芝率先把开关电源技术用于笔记本的外置电源,它的创举开创了电源适配器发展历史上新的一页,也成为了世界第一个独立的笔记本电源适配器。目前,电源适配器高频化已成为其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使电源适配器更进入更广泛的应用领域。

    电源适配器技术是一种应用功率半导体器件、综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展,电源适配器技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前,电源适配器技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。它对现代通信、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源适配器起着关键作用。

    当代许多高新技术均与市电的电压、电流、频率、相位和波形等基本参数的变换和控制相关,电源适配器技术能够实现对这些参数的精确控制和高效率的处理,特别是能够实现大功率电能的频率变换,从而为多项高新技术的发展提供有力的支持。因此,电源适配器技术不但本身是一项高新技术,而且还是其他多项高新技术的发展基础。电源适配器技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段,并为现代生产和现代生活带来深远的影响。

    当今,电子产品已普及到工作与生活的各个方面,其性能价格比愈来愈高,功能愈来愈强,但其供电的电源适配器电路在整机电路中是相当重要的。它的性能良好与否直接影n向整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的飞速发展,电源适配器技术也得到了很大的发展,它从过去的不太复杂的电子电路变为今日的具有较强功能的功能模块;电压稳定的方式,由传统的线性稳压发展到今天的非线性式稳压,电源适配器电路也由简单变得复杂,电源适配器技术正从过去附属于其他电子设备的状态,逐渐演变成为一个独立学科分支。

    我们一般应用的串联调整稳压电源适配器,是连续控制的线性稳压电源适配器。这种传统的串联稳压器,调整管总是工作于放大区,流过的电流是连续的。这种稳压的缺点是承受过载和短路的能力差,效率低,一般只有35%—60%。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要采用大功率调整管并装有体积较大的散热器。

    开关电源适配器的调整管工作在开关状态,功率损耗小,效率可高达70%—95%。开关稳压电源适配器省去了笨重的变压器,所以稳压器体积小、质量轻,调整管功率损耗较小,散热器也随之减小,此外,开关频率工作在几十千赫,滤波电感、电容可用较小数值的元件。允许的环境温度也可大大提高。但是,由于调整元件的控制电路比较复杂,输出纹波杂音电压较高,瞬态响应较差,所以开关电源适配器的应用也受到一定的限制。

    电源适配器技术的发展离不开技术创新。1947年晶体管问世,随后不到10年,可控硅整流器(SCR,现称晶闸管)在晶体管逐趋成熟的基础上问世,从而揭开了电源适配器技术长足发展的序幕。半个世纪以来,电源适配器技术的发展不断创新。

    (1)高频变化是电源适配器技术发展的主流。电源适配器技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术,将市电或电池等一次电源适配器变换成适用于各种用电对象的二次电源适配器。开关电源适配器在电源适配器技术中占有重要地位,从10 kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫级的高频开关电源适配器,为高频变换提供了物质基础,促进了现代电源适配器技术的繁荣和发展。高频化带来最直接的好处是降低原材料消耗、电源适配器装置小型化、加快系统的动态反应,进一步提高电源适配器品质以进入更广阔的领域,特别是高新技术领域,进一步扩展了它的应用范围。

    (2)新理论、新技术的指导:谐振变换、移相谐振、零开关PWM、零过渡PWM等电路理论;功率因数校正、有源箝位、并联均流、同步整流、高频磁放大器、高速编程、遥感遥控、微机监控等新技术,指导了现代电源适配器技术的发展;

    (3)新器件、新材料的支撑。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率场效应晶体管(MOS-

FET)、智能IGBT功率模块(IPM)、MOS栅控晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、超快恢复二极管、无感电容器、无感电阻器、新型铁氧体、非晶和微晶软磁合金、纳米晶软磁合金等元器件,发展了现代电源适配器技术,促进产品升级换代。

    (4)控制的智能化。控制电路、驱动电路、保护电路采用集成组件。控制电路采用全数字化。控制手段采用微处理器和单片机组成的软件控制方式,达到了较高的智能化程度,进一步提高了电源适配器设备的可靠性。

    (5)电源适配器电路的模块化、集成化。电源适配器技术发展的特点是电源适配器电路的模块化、集成化。目前,单片电源适配器和模块电源适配器逐渐取代整机电源适配器,功率集成技术简化了电源适配器的结构,已经在通信、电力等领域获得广泛的应用,并且派生出新的供电体制——分布式供电,使集中供电单一体制走向多元化。

    (6)电源适配器设备的标准规范。今天的市场是超越区域融贯全球的一体化市场,电源适配器设备要进入市场,必须遵从能源、环境、电磁兼容(EMC)、贸易协定等共同准则,电源适配器设备生产厂家必须接受安全、EMC、环境、质量体系等多种标准规范的认证。


综上所述,电源适配器作为电子信息产业的的重要组成部分,具有一定的市场。无论是发展速度,还是经济收益都是有目共睹的。为了更快更好地适应未来电源适配器市场发展,电子工程师在设计新的电源适配器时,要更多的考虑其待机能耗、功率、体积等问题,才能真正的占有电源适配器市场。


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| 发布时间:2019.08.31    来源:电源适配器厂家
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