在科技產(chǎn)品日新月異的發(fā)展進(jìn)程中，電源適配器這一不起眼卻又至關(guān)重要的配件，也正經(jīng)歷著深刻的變革。從早期大而笨重的形態(tài)，逐漸向小而輕便轉(zhuǎn)變，這場 “改朝換代” 背后，是技術(shù)不斷革新的強(qiáng)大驅(qū)動力。

電源適配器的發(fā)展，最初源于電子設(shè)備對穩(wěn)定電源的需求。早期的電源適配器，采用的是線性電源技術(shù)，其核心為工頻變壓器和整流濾波電路。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性較高，在收音機(jī)、早期通信設(shè)備等產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。然而，它的缺點也十分明顯，體積龐大且效率低下，電能轉(zhuǎn)換效率僅在 40%-60% 之間。以早期為 “大哥大” 供電的充電器為例，其充電套件中的適配器部分又大又重，給用戶的攜帶和使用帶來極大不便，而且充電速度緩慢，充電十小時僅能通話半小時。

1980 年代中期，日本東芝公司首次將開關(guān)電源技術(shù)應(yīng)用于筆記本電腦外置電源，這一創(chuàng)舉成為現(xiàn)代電源適配器發(fā)展的重要里程碑。開關(guān)電源技術(shù)通過高頻開關(guān)動作，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，解決了傳統(tǒng)線性電源體積大和散熱的難題，大幅提高了電源轉(zhuǎn)換效率，電能轉(zhuǎn)換效率可提升至 70%-90%，為電源適配器的小型化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨后，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，歐洲在 90 年代末推出了電源轉(zhuǎn)換效率(如 80Plus 標(biāo)準(zhǔn))和待機(jī)功耗規(guī)范，這些規(guī)范促使電源適配器朝著高頻化、小型化方向加速發(fā)展。開關(guān)頻率從 kHz 級提升至 MHz 級，新型磁性材料如錳鋅鐵氧體的應(yīng)用，以及 SMT 貼片工藝的普及，都進(jìn)一步縮小了電源適配器的體積。

進(jìn)入 21 世紀(jì)，消費電子市場的蓬勃發(fā)展對電源適配器的小型化和便攜化提出了更高要求。2001 年，蘋果公司推出輕量化適配器，其簡約時尚的外觀設(shè)計引領(lǐng)了行業(yè)潮流，讓人們開始關(guān)注電源適配器的外觀設(shè)計。2010 年前后，萬能筆記本充電器的出現(xiàn)，實現(xiàn)了跨品牌兼容，使適配器進(jìn)入了 “便攜化 + 通用化” 時代，進(jìn)一步滿足了用戶多樣化的需求。與此同時，環(huán)保意識的增強(qiáng)也推動著電源適配器行業(yè)的變革。歐盟 RoHS 指令限制有害物質(zhì)使用，廠商紛紛轉(zhuǎn)向無鹵素材料;模塊化設(shè)計如可拆卸插頭等，延長了產(chǎn)品壽命，減少了電子垃圾的產(chǎn)生。

在眾多推動電源適配器小型化的技術(shù)中，氮化鎵(GaN)技術(shù)的出現(xiàn)無疑是一場革命性的突破。傳統(tǒng)的硅基功率器件在發(fā)展過程中逐漸遇到瓶頸，盡管效率有所提升，但尺寸縮小的步伐變得緩慢，30 年間僅提升了不到 10%。而氮化鎵作為一種新型半導(dǎo)體材料，具有更高的電子遷移率，能夠在更高的頻率下工作，且導(dǎo)通電阻更低，這使得基于氮化鎵的功率器件在實現(xiàn)高效電能轉(zhuǎn)換的同時，能夠顯著減小尺寸。

德州儀器在 2023 年發(fā)布的低功耗氮化鎵系列新品，可助力工程師開發(fā)系統(tǒng)尺寸減半且效率超過 95% 的交流 / 直流解決方案。該系列產(chǎn)品集成了柵極驅(qū)動器，解決了常見的散熱設(shè)計問題，既能讓適配器保持涼爽，又能在更小的尺寸中提供更高功率。與硅基解決方案相比，全新器件可幫助設(shè)計人員將典型 67W 電源適配器解決方案的尺寸縮小多達(dá) 50%。納微(Navitas)通過開發(fā) AllGaNTM 新型功率芯片，成功地結(jié)合了高速度和高效率。傳統(tǒng)的硅材料在速度和效率之間存在權(quán)衡，而 AllGaNTM 通過采用有源鉗位反激(ACF)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將驅(qū)動器與 GaN 器件集成在一起，打破了這個局限。這使得開關(guān)速度提升至 400MHz，比傳統(tǒng)設(shè)計快 3 至 4 倍，同時降低了 40% 的損耗，提高了 5 倍的密度，降低了 20% 的系統(tǒng)成本，從而實現(xiàn)了電源適配器的小型化和成本優(yōu)化。

除了氮化鎵技術(shù)，高集成度方案也為電源適配器的小型化做出了重要貢獻(xiàn)。早期的多口充電器普遍采用 “多變壓器堆疊 + 后級降壓” 的架構(gòu)，體積大、成本高且效率低。主流的多口充電器采用 “單變壓器 + 多路降壓” 的架構(gòu)，雖減少了變壓器數(shù)量，但后級降壓仍需要大量分立元件，導(dǎo)致體積和成本增加。南芯科技與 Power Integrations 推出的方案摒棄了傳統(tǒng)的后級 DC?DC 降壓環(huán)節(jié)，實現(xiàn) “單級拓?fù)湟蛔兌喑觥?。南芯?SIMO 架構(gòu)通過深度集成的控制策略和高頻單變壓器實現(xiàn)多路獨立輸出，自研主控芯片集成了多種功能，從源頭上大幅簡化外圍電路設(shè)計，無需額外的 DC?DC 控制器及采樣電阻、負(fù)載開關(guān)等，系統(tǒng) BOM 大幅精簡，整體體積可縮減約 30%。PI 的 InnoMux?2 離線反激開關(guān)芯片內(nèi)建多路輸出管理，可獨立穩(wěn)壓各口，完全消除后級 DC-DC 模塊，使效率穩(wěn)定在 90% 以上，同時大幅減少元器件數(shù)量和占板面積。

如今，市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出了眾多小巧輕便的電源適配器產(chǎn)品。聯(lián)想拯救者與鎵未來合作推出的 245W 氮化鎵充電器，憑借鎵未來集成式 Cascode 氮化鎵功率器件的加持，比聯(lián)想原裝 230W 方口適配器體積縮小約 40%，功率密度達(dá)到 1.10W/cm3，卻擁有 245W 巔峰輸出，30 分鐘即可給拯救者 Y7000 系列游戲本電量從 0% 超快沖至 90%。以愛蘭博、瑞嘉達(dá)為代表的深圳供應(yīng)鏈企業(yè)推出的 45W 至 70W 超薄充電器，厚度普遍控制在 12 - 15 毫米區(qū)間，折疊插腳設(shè)計讓產(chǎn)品可輕松放入牛仔褲口袋。瑞嘉達(dá) RWD65L 更是以 10.8 毫米的極致厚度刷新行業(yè)認(rèn)知，且保持著 65W 的澎湃輸出能力。OPPO 即將發(fā)布的 100W 小方瓶充電器，在保持卡片式外觀的同時，采用橙色絕緣護(hù)套插腳，既符合新國標(biāo)安全標(biāo)準(zhǔn)，又增添了時尚元素。

電源適配器從大而笨重到小而輕便的轉(zhuǎn)變，是技術(shù)創(chuàng)新、市場需求和環(huán)保理念共同作用的結(jié)果。隨著氮化鎵等新型材料和高集成度方案的不斷發(fā)展，以及對環(huán)保和兼容性要求的日益提高，未來的電源適配器將朝著更高效、更智能、更環(huán)保、更具兼容性的方向發(fā)展。我們有理由期待，電源適配器在為各種電子設(shè)備提供穩(wěn)定電力的同時，能夠更好地融入人們便捷的生活，成為科技進(jìn)步的又一有力見證。