Τροφοδοτικά – πόσο μακριά έχουμε φτάσει;
Πρόσφατα έφαγα μεσημεριανό με έναν πελάτη με τον οποίο συνεργαζόμασταν από τα τέλη της δεκαετίας του 1990. Έχουμε δει πολλές αλλαγές σε αυτό το διάστημα και, καθώς έφτασε το κύριο πιάτο, αρχίσαμε να μιλάμε για το πώς έχει προχωρήσει η τεχνολογία τροφοδοσίας με τα χρόνια. Αυτό ήταν πιο αισθητό στους τομείς της απόδοσης και της πυκνότητας ισχύος.
Η πρώτη μονάδα που σχεδίασε χρησιμοποιώντας XP Power ήταν ένα PSU 3 x 5″ 40W. Αυτό μπορεί να θεωρήθηκε επαναστατικό εκείνη την εποχή, αλλά αν σκεφτεί κανείς ότι το πιο πρόσφατο προϊόν του χρησιμοποίησε μια μονάδα 350W στον ίδιο χώρο, γίνεται σαφές πόσο μακριά έχουμε φτάσει.
Τεχνολογική πρόοδος;
Έκανα μια μικρή έρευνα σχετικά με αυτό μετά το γεύμα εργασίας μας και, όσο μπορώ να πω, τα πρώτα τροφοδοτικά με διακόπτη λειτουργίας σχεδιάστηκαν το 1958 από την IBM. Βασίστηκαν στην τεχνολογία σωλήνων κενού. Αρκετά διπλώματα ευρεσιτεχνίας κατατέθηκαν για μια ‘ταλάντωση τρανζίστορ’ από την General Motors Corporation περίπου την ίδια περίοδο.
Με αυτήν την εισροή τεχνολογικής προόδου, οι σχεδιαστές μπόρεσαν ξαφνικά να διαλέξουν και να επιλέξουν από πολλά εξαρτήματα και πολλούς κατασκευαστές, δίνοντάς τους έναν άνευ προηγουμένου αριθμό επιλογών και δυνητικά πρωτοποριακά σχέδια.
Το επίκεντρο αυτής της εντατικής περιόδου ανάπτυξης ήταν ο παραδοσιακός γραμμικός ρυθμιστής - τα πιο έξυπνα μυαλά προσπαθούσαν να καταλάβουν πώς θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τον απαρχαιωμένο μετασχηματιστή και τη μέθοδο αντίστασης αλλαγής τάσης εισόδου με πιο αποτελεσματικό σχεδιασμό.
Η ιδέα στην οποία προσγειώθηκαν χρησιμοποίησε ένα τρανζίστορ για να μειώσει την τάση εισόδου με μέση τιμή μικρότερη από την αρχική είσοδο (έχουμε ένα φανταστικό κατάστημα τεχνικών άρθρων εδώ στον ιστότοπο, αν θέλετε μια πιο λεπτομερή περιγραφή της λειτουργίας SMPS).
Με υψηλότερη απόδοση και λιγότερα μαγνητικά υλικά που απαιτούνται, η νέα τεχνολογία ήταν μικρότερη, ελαφρύτερη και παρήγαγε λιγότερη θερμότητα.
Όπως συμβαίνει με τις σύγχρονες εφευρέσεις με αυτά τα χαρακτηριστικά, αυτή η λύση της δεκαετίας του 1950 ήταν εξαιρετικά ελκυστική για τις επιχειρήσεις σε διάφορους τομείς – από ηλεκτρονικά μέχρι αεροδιαστημική και επικοινωνίες έως υπολογιστές, υπήρξε μια πλημμύρα πρώτων υιοθέτησης που ο καθένας έκανε την καλύτερη χρήση αυτής της νέας τεχνολογίας τροφοδοσίας ρεύματος.
Υπολογισμός ισχύος
Τα επόμενα χρόνια, εμφανίστηκε ένα σωρό πατέντες και σχέδια – πολλά από τα οποία χρησιμοποιούμε ακόμα και σήμερα. Το 1972, η Hewlett Packard χρησιμοποίησε ένα τροφοδοτικό μεταγωγής στην πρώτη της αριθμομηχανή τσέπης. Το 1976 κατατέθηκε το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που χρησιμοποιεί τον όρο τροφοδοτικό λειτουργίας διακόπτη (SMPS).
Η αριθμομηχανή της HP ήταν πραγματικά ένας υπολογιστής – αν και σε ελαφρώς διαφορετική μορφή από αυτήν που γνωρίζουμε σήμερα. Τότε, το αρχικό σχέδιο ζύγιζε πάνω από 40 κιλά. Το SMPS χρησιμοποιήθηκε στο σχεδιασμό για εξοικονόμηση χώρου και βάρους, σηματοδοτώντας το πρώτο βήμα προς τους εξαιρετικά λεπτούς και απίστευτα ελαφρούς υπολογιστές, φορητούς υπολογιστές και tablet που χρησιμοποιούμε σήμερα.
Ομοίως, οι κατασκευαστές αεροδιαστημικής σκέφτονται πώς θα μπορούσαν να εξοικονομήσουν βάρος και χώρο άρχισαν επίσης να αναζητούν προσαρμοσμένα τροφοδοτικά μεταγωγής για να δημιουργήσουν πολύ πιο αποτελεσματικά σχέδια.
Cooling Off στις δεκαετίες του ’70 και του ’80;
Η δεκαετία του 1970 ήταν μια πολυάσχολη δεκαετία όταν είχε γίνει η αρχική ανακάλυψη και η καινοτομία συνεχίστηκε με πολύ αξιοσέβαστο ρυθμό. Αρκετές εταιρείες στο Ηνωμένο Βασίλειο, τις ΗΠΑ και την Ιαπωνία άρχισαν να εμπορεύονται τυπικά προϊόντα τροφοδοσίας.
Μέχρι σήμερα, υπάρχουν περίπου δώδεκα εταιρείες που ισχυρίζονται ότι ήταν οι πρώτες που σχεδίασαν και εμπορεύτηκαν με επιτυχία ένα τροφοδοτικό διακόπτη - επομένως δεν θα πάμε εκεί!
Τα ηλεκτρονικά περιοδικά της εποχής παρουσίαζαν άρθρα και διαφημίσεις για το SMPS. Ηγέτης εκείνη την εποχή ήταν η Boschert Inc., μια αμερικανική εταιρεία που ξεκίνησε στην Καλιφόρνια. Αντικατέστησε τα γραμμικά τροφοδοτικά εκτυπωτή με σχέδια λειτουργίας διακόπτη.
Αυτή η εταιρεία αυξήθηκε σε πάνω από 1000 άτομα, με μια τεράστια γκάμα προϊόντων από ανοιχτό πλαίσιο, θήκη και αρθρωτά τροφοδοτικά. Τελικά εξαγοράστηκε από την Computer Products Inc. στα μέσα της δεκαετίας του '80.
Η Apple Computers εισήγαγε για πρώτη φορά μια τροφοδοσία με λειτουργία μεταγωγής στον υπολογιστή Apple II τη δεκαετία του 1970. Αυτή η μικρή, εξαιρετικά αποδοτική τεχνολογία σήμαινε ότι η Apple μπορούσε να κατασκευάσει έναν μικρότερο, ελαφρύτερο υπολογιστή χωρίς ανεμιστήρα ψύξης.
Αυτός ο τύπος σχεδίασης με ψύξη μεταφοράς ήταν μοναδικός εκείνη την εποχή. Η τεχνολογία είχε πάρει τη ζωή της και χρησιμοποιήθηκε σε δεκάδες καταναλωτικές εφαρμογές. Τα τροφοδοτικά PC της IBM έκαναν επίσης τη μετάβαση στη λειτουργία μεταγωγής, αν και με ανεμιστήρες ψύξης παρόμοιους με αυτούς που χρησιμοποιούν σήμερα στα τροφοδοτικά τύπου ATX.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και στις αρχές της δεκαετίας του 1990, μείναμε έκπληκτοι όταν τα βιομηχανικά τυπικά τροφοδοτικά 3 x 5” έγιναν διαθέσιμα με μια είσοδο αυτόματης εμβέλειας που ανιχνευόταν εάν ήταν συνδεδεμένη σε 120VAC ή 230VAC και ρυθμιζόταν ανάλογα. Αυτά τα προϊόντα είχαν ισχύ από 25,6W, 40W έως 25.6W έως 2.6W ή
Ανατροπή της ΕΕ
Καθώς όλο και περισσότερες εταιρείες εισέρχονταν στην αγορά, εμφανίστηκαν ορισμένα χαλαρά βιομηχανικά πρότυπα γύρω από κοινά μεγέθη όπως το 3×5”. Οι πυκνότητες ισχύος άρχισαν να βελτιώνονται καθώς προχωρούσαν οι εξελίξεις στα μαγνητικά, τα τρανζίστορ μεταγωγής και τα IC ελεγκτών. Αυτές οι αλλαγές πρόσφεραν υψηλότερη απόδοση και κατέστησαν δυνατές καλύτερες πυκνότητες ισχύος.
