Полвека назад лучшие транзисторы и импульсные стабилизаторы произвели революцию в конструкции компьютерных источников питания.

Intel Not Inside: на рентгеновских снимках видны составные части импульсного источника питания, использовавшегося в оригинальном микрокомпьютере Apple II, выпущенном в 1977 году.

Компьютерные блоки питанияне заслуживаешь большого уважения.

Как технический энтузиаст, вы, вероятно, знаете, какой микропроцессор установлен в вашем компьютере и сколько у него физической памяти, но, скорее всего, вы ничего не знаете об источнике питания. Не расстраивайтесь — даже для производителей разработка блока питания является второстепенной задачей.

Это позор, потому что потребовались значительные усилия для создания блоков питания, используемых в персональных компьютерах, которые представляют собой огромный шаг вперед по сравнению со схемами, которые питали другие виды бытовой электроники примерно до конца 1970-х годов. Этот прорыв стал результатом огромных успехов, достигнутых в полупроводниковой технологии полвека назад, в частности, усовершенствований в переключающих транзисторах и инноваций в микросхемах. И тем не менее, это революция, совершенно непризнанная широкой публикой и даже многими людьми, знакомыми с историей микрокомпьютеров.

Однако источники питания не лишены ярых сторонников, включая одного, который может вас удивить: Стива Джобса. По словам его уполномоченного биографа Уолтера Айзексона, Джобс испытывал сильные чувства по поводу блока питания новаторского персонального компьютера Apple II и его дизайнера Рода Холта. Заявление Джобса, как сообщает Айзексон, звучит так:

Заявление Джобса очень серьезное, и оно меня не устроило, поэтому я провел небольшое расследование. Я обнаружил, что, хотя импульсные источники питания были революционными, революция произошла в период с конца 1960-х по середину 1970-х годов, когда импульсные источники питания пришли на смену простым, но неэффективным линейным источникам питания. Apple II, представленный в 1977 году, извлек выгоду из этой революции, но не спровоцировал ее.

Эта поправка к версии событий Джобса — это нечто большее, чем просто инженерная мелочь. Сегодня импульсные источники питания являются повсеместной опорой, которую мы используем ежедневно для зарядки наших смартфонов, планшетов, ноутбуков, фотоаппаратов и даже некоторых наших автомобилей. Они питают часы, радиоприемники, домашние усилители звука и другую мелкую бытовую технику. Инженеры, которые действительно спровоцировали эту революцию, заслуживают признания. И это тоже очень хорошая история.

Источник питания в настольном компьютере, таком как Apple II, преобразует линейное напряжение переменного тока в постоянный ток, обеспечивая высокостабильное напряжение для питания системы. Источники питания могут быть построены различными способами, но наиболее распространенными являются линейные и импульсные конструкции.

Типичный линейный источник питания использует громоздкий трансформатор для преобразования относительно высокого напряжения переменного тока от линий электропередачи в переменный ток низкого напряжения, который затем преобразуется в постоянный ток низкого напряжения с помощью диодов, обычно четыре из которых соединены в классической мостовой конфигурации. Для сглаживания выходного сигнала диодного моста используются большие электролитические конденсаторы. В компьютерных источниках питания используется схема, называемая линейным стабилизатором, которая снижает напряжение постоянного тока до желаемого уровня и удерживает его на этом уровне даже при изменении нагрузки.

Линейные источники питания практически тривиальны в проектировании и изготовлении. И используют недорогие низковольтные полупроводники. Но у них есть два существенных недостатка. Один из них — это необходимость в больших конденсаторах и массивном трансформаторе, которые невозможно упаковать во что-то столь же маленькое, легкое и удобное, как зарядные устройства, которые мы все сейчас используем в наших смартфонах и планшетах. Другой — линейный стабилизатор, схема на основе транзистора, которая превращает избыточное постоянное напряжение — все, что превышает заданное выходное напряжение, — в отходящее тепло. Таким образом, такие блоки питания обычно тратят более половины потребляемой мощности. И им часто требуются большие металлические радиаторы или вентиляторы, чтобы избавиться от всего этого тепла.

лояльностьshopping_cartlocal_librarydelete

Раньше в небольших электронных устройствах обычно использовались громоздкие настенные трансформаторы, пренебрежительно называемые «настенными бородавками». На рубеже XXI века технологические усовершенствования сделали компактные маломощные импульсные источники питания практичными для небольших устройств. Поскольку цена на коммутационные адаптеры переменного/постоянного тока упала, они быстро заменили громоздкие настенные трансформаторы для большинства бытовых устройств.