Stromversorgungen – wie weit sind wir gekommen?
Switch-mode power supply technology has developed over the years, particularly in efficiency and power density. More compact power conversion can help equipment designers make better use of limited enclosure space.
Compare power density using the exact model, operating load and thermal conditions rather than transferring the rating of one historical product to another.
Technologischer Fortschritt?
Early switch-mode power-supply development in the 1950s involved both vacuum-tube and transistor-based concepts. Rather than assigning a single first invention, this overview follows the technical move toward smaller and more efficient power conversion.
Mit diesem Zustrom an technologischem Fortschritt konnten Designer plötzlich aus mehreren Komponenten und mehreren Herstellern auswählen, was ihnen eine beispiellose Anzahl von Optionen und möglicherweise bahnbrechenden Designs eröffnete.
Der Schwerpunkt dieser intensiven Entwicklungsphase lag auf dem traditionellen Linearregler – die klügsten Köpfe versuchten herauszufinden, wie sie die veraltete Transformator- und Widerstandsmethode zur Änderung der Eingangsspannung durch ein effizienteres Design ersetzen könnten.
Die Idee, auf die sie kamen, nutzte einen Transistor, um die Eingangsspannung auf einen durchschnittlichen Wert zu zerhacken, der unter dem ursprünglichen Eingang liegt (wir haben hier auf der Website eine fantastische Sammlung technischer Artikel, wenn Sie eine detailliertere Beschreibung des SMPS-Betriebs wünschen).
Aufgrund der höheren Effizienz und des geringeren Bedarfs an magnetischen Materialien war die neue Technologie kleiner, leichter und erzeugte weniger Wärme.
Wie bei modernen Erfindungen mit diesen Eigenschaften war diese Lösung aus den 1950er-Jahren für Unternehmen in einer Reihe von Branchen äußerst attraktiv – von der Elektronik über die Luft- und Raumfahrt und die Kommunikation bis hin zur Computertechnik gab es eine Flut von Erstanwendern, die alle darum kämpften, diese neue Stromversorgungstechnologie optimal zu nutzen.
Berechnung der Leistung
During the 1970s, switching power conversion became useful in compact electronic equipment, where reducing power-supply size and weight mattered.
The same design priorities apply to computing equipment: a more efficient power stage can reduce transformer size, heat dissipation and the space required for cooling.
In ähnlicher Weise begannen auch Luft- und Raumfahrthersteller, die darüber nachdachten, wie sie Gewicht und Platz einsparen könnten, nach kundenspezifischen Schaltnetzteilen zu suchen, um wesentlich effizientere Designs zu entwickeln.
Abkühlung in den 70ern und 80ern?
Die 1970er Jahre waren ein arbeitsreiches Jahrzehnt, nachdem der erste Durchbruch erzielt worden war und die Innovation in einem sehr respektablen Tempo voranschritt. Mehrere Unternehmen in Großbritannien, den USA und Japan begannen mit der Vermarktung von Standard-Stromversorgungsprodukten.
Claims about who first commercialized the technology vary; this overview does not assign a single originator.
The electronics press of the era featured SMPS articles and advertisements as standard products became more widely available. Open-frame, enclosed and modular designs gave equipment builders alternatives to custom linear power stages.
The adoption of switching power supplies in personal computers helped designers pursue smaller and lighter systems. Cooling still depended on total losses, enclosure conditions and component limits: some designs relied on convection, while others used fans, including fan-cooled ATX-style arrangements.
In the late 1980s and early part of the 1990s, industry-standard 3 x 5” power supplies became available with an auto-ranging input that sensed whether it was connected to 120VAC or 230VAC and adjusted accordingly. These products had powers of 25 – 40W, or 1.66 to 2.66W/In2
EU-Umstrukturierung
Als immer mehr Unternehmen in den Markt eintraten, erschienen einige lose Industriestandards rund um gängige Größen wie 3×5 Zoll. Die Leistungsdichten begannen sich zu verbessern, da Fortschritte bei Magnetik, Schalttransistoren und Controller-ICs voranschritten. Diese Änderungen führten zu höheren Wirkungsgraden und machten bessere Leistungsdichten möglich.
