苹果并未革新电源供应，真正革新的是新晶体管（2012）

# Apple didn't revolutionize power supplies; new transistors did Source: https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html 新出版的传记*史蒂夫·乔布斯*（https://www.amazon.com/gp/product/1451648537/ref=as_li_ss_tl?ie=UTF8&tag=rightocom&linkCode=as2&camp=1789&creative=390957&creativeASIN=1451648537）中有一个关于Apple II电源及其设计师Rod Holt的惊人说法：[\[1\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref1) > Holt没有采用传统的线性电源，而是制造了一种类似示波器使用的电源。它开关电源的频率不是每秒六十次，而是数千次；这使得它储存电能的时间大大缩短，从而散发的热量更少。 "那个开关电源和Apple II的逻辑板一样具有革命性，"乔布斯后来说。"Rod在历史书中没有得到太多赞誉，但他应该得到。现在每台电脑都使用开关电源，而且它们都抄袭了Rod Holt的设计。" 想到如今的电脑仍然使用基于Apple II设计的电源，我觉得这很不可思议，于是我做了一些调查。结果发现，苹果的电源并不具有革命性，无论是在计算机中使用开关电源的概念上，还是在电源的具体设计上。现代计算机电源完全不同，并没有抄袭Rod Holt设计的任何东西。事实证明，史蒂夫·乔布斯又在故技重施，声称所有人都在窃取苹果的革命性技术，而这完全与事实相悖。 开关电源的历史其实相当有趣。虽然大多数人把电源看作一个无聊的金属盒子，但其背后实际上有着大量的技术发展。事实上，在20世纪60年代末到70年代中期，开关电源逐渐取代了简单但效率低下的线性电源，这场革命发生在苹果II于1977年推出的几年之前。这场革命的功劳应归功于半导体技术的进步，特别是开关晶体管的改进，以及后来控制开关电源的创新集成电路。[\[2\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref2) ### 电源的一些背景知识 在标准台式计算机中，电源将交流线路电压转换为直流，提供多个经过精心调节的低压大电流输出。电源可以通过多种方式构建，但线性电源和开关电源是本次讨论相关的两种技术。（有关过时技术，如大型机械电机发电机系统[\[3\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref3)和铁磁谐振变压器[\[4\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref4)[\[5\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref5)，请参见注释。） 典型的线性电源使用体积庞大的电源变压器将120V交流转换为低电压交流，然后通过二极管桥转换为低压直流，再使用线性稳压器将电压降至所需水平。线性稳压器是一种廉价且易于使用的基于晶体管的组件，它将多余的电压转化为废热，以产生稳定的输出。线性电源的设计和构建几乎微不足道[\[6\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref6)。然而，一个很大的缺点是它们通常浪费约50-65%的功率作为热量[\[7\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref7)，通常需要大型金属散热器或风扇来散热。第二个缺点是它们体积大且重量重。优点方面，线性电源中的组件（变压器除外）只需处理低电压，输出非常稳定且无噪声。 开关电源的工作原理截然不同：快速打开和关闭电源，而不是将多余功率转化为热量。在开关电源中，交流线路输入被转换为高压直流，然后电源以每秒数千次的速度开关直流电，精心控制开关时间，使输出电压平均值达到所需值。理论上不会浪费功率，但实际效率可达80%-90%。开关电源效率高得多，散发的热量少得多，并且比线性电源小得多、轻得多。开关电源的主要缺点是比线性电源复杂得多，设计难度也大得多[\[8\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref8)。此外，它对组件的要求更高，需要能够在高功率下高速高效开关的晶体管。开关电源中的开关、电感器和电容器可以有多种不同的排列方式（或拓扑结构），名称包括Buck、Boost、Flyback、Forward、Push-Pull、Half Wave和Full-Wave[\[9\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref9)。 ### 1977年之前的开关电源历史 开关电源的原理自20世纪30年代就已为人所知[\[6\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref6)，并在20世纪50年代使用分立元件搭建[\[10\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref10)。1958年，IBM 704计算机使用了基于真空管的原始开关稳压器[\[11\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref11)。Pioneer Magnetics公司于1958年开始制造开关电源[\[12\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref12)（几十年后在PC电源方面取得了关键创新[\[13\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref13)）。通用电气于1959年发布了一种早期的开关电源设计[\[14\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref14)。在20世纪60年代，航空航天工业和NASA[\[15\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref15)是开关电源发展的主要推动力，因为体积小、效率高的优点弥补了高成本的缺点[\[16\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref16)。例如，NASA将开关电源用于卫星[\[17\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref17)[\[18\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref18)，如1962年的Telstar[\[19\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref19)。 计算机行业在20世纪60年代末开始使用开关电源，并且其受欢迎程度稳步增长。例子包括1969年的PDP-11/20小型计算机[\[20\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref20)、1970年的Honeywell H316R[\[21\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref21)以及1971年的Hewlett-Packard 2100A小型计算机[\[22\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref22)[\[23\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref23)。到1971年，使用开关稳压器的公司"读起来就像计算机行业的'名人录'：IBM、Honeywell、Univac、DEC、Burroughs和RCA等等"[\[21\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref21)。1974年，HP为21MX小型计算机使用了开关电源[\[24\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref24)，Data General为Nova 2/4[\[25\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref25)，Texas Instruments为960B[\[26\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref26)，Interdata为其小型计算机[\[27\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref27)。1975年，HP在HP2640A显示终端中使用了离线式开关电源[\[28\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref28)，Matsushita用于其交通控制小型计算机[\[29\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref29)，IBM用于其类似打字机的Selectric Composer[\[29\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref29)和IBM 5100便携式计算机[\[30\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref30)。到1976年，Data General一半的系统使用了开关电源，Hitachi和Ferranti也在使用[\[29\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref29)，Hewlett-Packard的9825A台式计算机[\[31\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref31)和9815A计算器[\[32\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref32)也使用了开关电源，decsystem 20[\[33\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref33)则使用了大型开关电源。到1976年，开关电源开始出现在客厅中，为彩色电视接收机供电[\[34\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref34)[\[35\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref35)。 从20世纪60年代末开始，开关电源也成为电源制造商的热门产品。1967年，RO Associates推出了第一款20kHz开关电源产品[\[36\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref36)，他们声称这也是第一款商业上成功的开关电源[\[37\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref37)。NEMIC于1970年在日本开始开发标准化开关电源[\[38\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref38)。到1972年，大多数电源制造商都在提供或即将提供开关电源[\[5\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref5)[\[39\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref39)[\[40\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref40)[\[41\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref41)[\[42\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref42)。HP在1973年销售了一系列300W开关电源[\[43\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref43)，并在1975年销售了紧凑型500W开关电源[\[44\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref44)和110W无风扇开关电源[\[45\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref45)。到1975年，开关电源已占电源市场的8%，并且随着组件的改进以及微计算机等产品对更小电源的需求而快速增长[\[46\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref46)。 这一时期的电子杂志中，开关电源频繁出现在广告和文章中。《Electronic Design》在1964年就推荐使用开关电源以提高效率[\[47\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref47)。1971年10月的《Electronics World》封面以一款500W开关电源为特色，并刊登了文章"开关稳压电源"。《Computer Design》1972年一篇关于电源的长文详细讨论了开关电源以及其在计算机中日益增长的使用，尽管提到一些公司仍然对开关电源持怀疑态度[\[5\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref5)。1973年，《Electronic Engineering》刊登了一篇详细文章"开关电源：为什么以及如何"[\[42\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref42)。1976年，《Electronic Design》的封面[\[48\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref48)标题为"突然变得更容易切换"，描述了新型开关电源控制器集成电路；《Electronics》刊登了一篇关于开关电源的长文[\[29\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref29)；Powertec刊登了两页广告，宣传其开关电源的优势，广告语为"大转型转向开关电源"[\[49\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref49)；《Byte》杂志则宣布Boschert为微计算机推出的开关电源[\[50\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref50)。 开关电源的关键开发者之一是Robert Boschert，他于1970年辞职，并在自家厨房桌子上开始制造电源[\[51\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref51)。他专注于简化开关电源，使其与线性电源相比具有成本竞争力；到1974年，他已批量生产用于打印机的低成本电源[\[51\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref51)[\[52\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref52)，随后在1976年推出了一款低成本80W开关电源[\[50\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref50)。到1977年，Boschert Inc已发展成为一家拥有650名员工的公司[\[51\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref51)，为卫星和F-14战斗机生产电源[\[53\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref53)，随后又为HP[\[54\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref54)和Sun等公司提供电源。人们常常认为现在是科技初创企业的独特时代，但Boschert的例子说明，即使在40年前，厨房桌子上的初创企业也在发生。 20世纪70年代开关电源的进步主要得益于新组件[\[55\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref55)。开关晶体管的额定电压往往是限制因素[\[5\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref5)，因此在20世纪60年代末到70年代初，低成本、高电压、高速度、高功率晶体管的引入极大地增加了开关电源的普及度[\[5\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref5)[\[6\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref6)[\[21\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref21)[\[16\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref16)。晶体管技术发展如此之快，以至于1971年登上《Electronics World》封面的商用500W电源，如果用仅仅18个月前的晶体管是根本无法制造的[\[21\]](https://www.righto.com/2012/02/apple-didnt-revolutionize-power.html#ref21)。一旦功率晶体管能够承受数百伏电压，电源就可以省去笨重的60Hz电源变压器，直接"离线式"从线路电压运行。更快的晶体管开关速度使得更高效、更小的