إمدادات الطاقة – إلى أي مدى وصلنا؟
لقد تناولت الغداء مؤخرًا مع أحد العملاء الذين عملنا معهم منذ أواخر التسعينيات. لقد شهدنا الكثير من التغيير في ذلك الوقت، ومع وصول الطبق الرئيسي، بدأنا نتحدث عن كيفية تقدم تكنولوجيا إمدادات الطاقة على مر السنين. وكان هذا أكثر وضوحا في مجالات الكفاءة وكثافة الطاقة.
كانت الوحدة الأولى التي صممها باستخدام XP Power عبارة عن وحدة PSU مقاس 3 × 5 بوصة بقوة 40 وات. ربما كان ذلك يعتبر ثوريًا في ذلك الوقت، ولكن عندما تفكر في أن أحدث منتجاته تستخدم وحدة بقدرة 350 واط في نفس الغلاف المكاني، يصبح من الواضح إلى أي مدى وصلنا.
التقدم التكنولوجي؟
لقد أجريت القليل من البحث حول هذا الأمر بعد غداء العمل الخاص بنا، وحسب ما أستطيع قوله، تم تصميم أول مصادر طاقة ذات وضع التبديل في عام 1958 بواسطة شركة IBM. لقد كانت تعتمد على تقنية الأنبوب المفرغ. تم تقديم العديد من براءات الاختراع لـ ‘تذبذب الترانزستور’ من قبل شركة جنرال موتورز في نفس الوقت تقريبًا.
مع هذا التدفق للتقدم التكنولوجي، أصبح المصممون فجأة قادرين على الانتقاء والاختيار من بين مكونات متعددة والعديد من الشركات المصنعة، مما منحهم عددًا غير مسبوق من الخيارات والتصميمات الرائدة المحتملة.
كان محور هذه الفترة المكثفة من التطوير هو المنظم الخطي التقليدي - حيث كانت أذكى العقول تحاول معرفة كيف يمكنهم استبدال المحول القديم وطريقة المقاومة لتغيير جهد الدخل بتصميم أكثر كفاءة.
الفكرة التي توصلوا إليها هي استخدام الترانزستور لتقطيع جهد الدخل بقيمة متوسطة أقل من المدخلات الأولية (لدينا متجر رائع من المقالات التقنية هنا على الموقع إذا كنت ترغب في الحصول على وصف أكثر تفصيلاً لعملية SMPS).
ومع زيادة الكفاءة والحاجة إلى عدد أقل من المواد المغناطيسية، أصبحت التكنولوجيا الجديدة أصغر حجمًا وأخف وزنًا وتولد حرارة أقل.
كما هو الحال مع الاختراعات الحديثة التي تتمتع بهذه الخصائص، كان هذا الحل الذي يعود إلى الخمسينيات من القرن الماضي جذابًا للغاية للشركات في مجموعة من القطاعات - من الإلكترونيات إلى الفضاء الجوي والاتصالات إلى الحوسبة، وكان هناك طوفان من المتبنين الأوائل الذين تنافسوا لتحقيق أفضل استفادة من تكنولوجيا إمدادات الطاقة الجديدة هذه.
حساب القوة
وعلى مدى السنوات القليلة التالية، ظهرت موجة من براءات الاختراع والتصاميم - والتي مازلنا نستخدم الكثير منها حتى اليوم. في عام 1972، استخدمت شركة هيوليت باكارد مصدر طاقة تحويلي في أول حاسبة جيب لها. شهد عام 1976 أول براءة اختراع تستخدم مصطلح مصدر طاقة وضع التبديل (SMPS).
كانت الآلة الحاسبة من HP عبارة عن جهاز كمبيوتر بالفعل - وإن كان بتنسيق مختلف قليلاً عما نعرفه اليوم. في ذلك الوقت، كان وزن التصميم الأصلي أكثر من 40 رطلاً. تم استخدام SMPS في التصميم لتوفير المساحة والوزن، مما يمثل الخطوة الأولى نحو أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية فائقة النحافة والخفيفة بشكل لا يصدق التي نستخدمها اليوم.
وبالمثل، بدأ مصنعو الطيران، الذين يفكرون في كيفية توفير الوزن والمساحة، في التطلع أيضًا إلى تحويل مصادر الطاقة المخصصة لإنشاء تصميمات أكثر كفاءة.
التهدئة في السبعينيات والثمانينيات؟
كانت السبعينيات عقدًا مزدحمًا بمجرد تحقيق الاختراق الأولي واستمر الابتكار بوتيرة محترمة للغاية. بدأت العديد من الشركات في المملكة المتحدة والولايات المتحدة واليابان في تسويق منتجات إمدادات الطاقة القياسية.
حتى يومنا هذا، هناك حوالي اثنتي عشرة شركة تدعي أنها كانت أول من صمم وسوق مصدر طاقة في وضع التبديل بنجاح - لذلك لن نذهب إلى هذا الحد!
تضمنت مجلات الإلكترونيات في ذلك العصر مقالات وإعلانات لـ SMPS. وكانت الشركة الرائدة في ذلك الوقت هي شركة Boschert Inc.، وهي شركة أمريكية بدأت في كاليفورنيا. لقد استبدلت مصادر طاقة الطابعة الخطية بتصميمات وضع التبديل.
نمت هذه الشركة إلى أكثر من 1000 شخص، مع مجموعة واسعة من المنتجات من مصادر الطاقة ذات الإطار المفتوح والمغلف والوحدات النمطية. تم الاستحواذ عليها في النهاية بواسطة شركة Computer Products Inc. في منتصف الثمانينيات.
قدمت شركة Apple Computers لأول مرة مصدر طاقة في وضع التبديل إلى كمبيوتر Apple II في السبعينيات. هذه التكنولوجيا الصغيرة عالية الكفاءة تعني أن شركة Apple يمكنها بناء كمبيوتر أصغر حجمًا وأخف وزنًا بدون مروحة تبريد.
كان هذا النوع من التصميم المبرد بالحمل الحراري فريدًا من نوعه في ذلك الوقت. لقد اتخذت هذه التكنولوجيا حياة خاصة بها وتم استخدامها في العشرات من التطبيقات الاستهلاكية. انتقلت مصادر طاقة أجهزة الكمبيوتر الشخصية من IBM أيضًا إلى وضع التبديل، وإن كان ذلك باستخدام مراوح تبريد مشابهة لتلك التي تستخدمها في مصادر الطاقة على طراز ATX اليوم.
في أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات، أذهلنا عندما أصبحت مصادر الطاقة القياسية الصناعية مقاس 3 × 5 بوصة متاحة مع مدخلات تتراوح تلقائيًا تستشعر ما إذا كانت متصلة بـ 120 فولت تيار متردد أو 230 فولت تيار متردد وتعديلها وفقًا لذلك. كانت هذه المنتجات تتمتع بقدرات تتراوح من 25 إلى 40 واط، أو 1.66 إلى 2.66 واط/بوصة2
تغيير الاتحاد الأوروبي
مع دخول المزيد والمزيد من الشركات إلى السوق، ظهرت بعض معايير الصناعة الفضفاضة حول الأحجام الشائعة مثل 3 × 5”. بدأت كثافات الطاقة في التحسن مع التقدم في المجال المغناطيسي، وتقدم ترانزستورات التبديل وأجهزة التحكم المرحلية. وقد قدمت هذه التغييرات كفاءات أعلى وجعلت كثافات طاقة أفضل ممكنة.
