2020年10月29日，在堪培拉70米宽的无线电天线进行重大升级改造后，NASA向服役43年的“旅行者2号”探测器发送了一组指令。自1977年发射以来，“旅行者2号”已飞行数十亿公里。“旅行者2号”确认接收到指令并顺利执行。这固然令人兴奋，但对电力工程师而言又意味着什么呢？
尽管系统设计师通常认为电源是整个系统中最不起眼的部件，但实际上它可能是设备中最重要的部分之一。从1930年用于REC-30型电源整流器中为电传打字机提供高压电源的闸流管[1]，到如今最新的宽带半导体，如果没有电力工程师的好奇心和热情，许多事情都将无法实现。 Voyager 2 就是一个很好的例子，但是谁还记得 70 年代末 80 年代初电力行业发生了什么，以及当时的电力工程师们是如何改变我们行业的面貌的呢？

重返战场：
旅行者2号于1977年8月20日发射升空，其动力源自放射性同位素热电发电机（RTG），该发电机将放射性物质衰变产生的热量转化为电能。产生的电压经过调节后分配给14台科学仪器和主控制面板。整个电源系统的设计都考虑到了RTG，尽管该方案一直保密，但其中提到了一种名为“开关电源”的全新技术。开关
电源的原理早在1930年就已为人所知，几十年来，电源设计人员一直在探索其原理，其中航空航天工业，特别是美国国家航空航天局（NASA），推动了相关研究和开发。考虑到发射成本高昂，以及太空探测器和卫星的寿命，太空电源设计人员力求实现更轻的重量、更高的能源效率和更紧凑的尺寸。 20世纪60年代，美国国家航空航天局（NASA）已在多颗卫星上应用了开关电源系统，例如1962年的Telstar卫星。
在航空航天和军事机构秘密开展集成电源系统小型化研究的同时，民用电源设计人员也在考虑用其他方案替代传统的变压器、整流器和线性稳压器架构。关于谁推出了首款商用开关电源，至今仍存在争议，但我们可以提及RO Associates公司，该公司于1967年推出了一款20kHz的电源解决方案，随后涌现出一系列产品，例如1970年的NEMIC Japan和1973年的HP 500W。
对于领先的电源设计人员来说，开关电源技术显然代表着未来。但当时，线性电源才是标准配置，开关技术被认为是一种存疑的技术。有人预测，开关产生的干扰场可能会对最终应用造成严重损害。
值得注意的是，在20世纪70年代，线性电源是主流。尽管Lambda推出了一系列“标准化”线性电源，但Power-One的“H”系列电源被许多人认为是首个真正意义上的“标准”电源解决方案，该系列电源首先在美国推出，随后又在欧洲上市。Power-One巧妙地运用折叠铝板作为外壳和散热器，并发布了数量惊人的衍生产品，为系统设计人员提供了即用型电源（图1）。
与此同时，在日本——尽管当时该国信息匮乏——电源制造商不仅推出了全系列的线性电源，而且在几年后又推出了一系列开关电源解决方案。例如，ELCO/COSEL在1975年推出了线性“G”系列电源，随后在1977年推出了全系列的开关电源“H”系列（图2）。日本的电源技术确实领先于时代。索尼是另一个例子。1960年，电视行业还在使用真空管的时候，索尼率先在其电视机中使用晶体管，并且很可能在20世纪70年代初率先在电视设备中应用了开关电源。
值得注意的是，在20世纪70年代末和80年代初，绝大多数电子设备开发公司都拥有自己的内部电源部门，专门设计针对其应用的电源解决方案。因此，对于许多内部电源设计人员来说，Power-One“H”系列电源的推出被视为一种威胁也就不足为奇了。许多设备制造商采用了标准化电源，并将内部电源部门的研发重心转向了新型开关电源技术，以抢占先机，超越竞争对手。

，充满热情、才华横溢且求知欲
旺盛的工程师们致力于改进开关电源解决方案，要一一列举他们的名字恐怕需要一整篇文章。其中，我尤其想提及两位“电源大师”：罗伯特·J·博舍特（博舍特联合公司）和弗雷德里克·罗德·霍尔特（苹果公司），他们当时都在同时致力于研发更高效的电源解决方案。与航空航天业一样，他们的目标都是使电源体积更小、重量更轻、效率更高。
据说，1970年，罗伯特·博舍特开始研发一种更经济实惠、更具竞争力且重量更轻的电源，以替代笨重的变压器和线性稳压器电源。他专注于研发用于车床和色带打印机的开关电源，并于1974年开始批量生产。1976年，他推出了首批“标准”开关电源之一，并申请了4,037,271和4,061,931两项专利以保护其知识产权（图03）。这两项专利均在不到一年的时间内获得批准，随后OL25开关取​​得了商业上的成功，并获得了广泛的媒体报道，例如1978年12月21日发表在《电子学》（Electronics）杂志上的题为“反激式转换器：低成本开关电源的固态解决方案”的文章。罗伯特·博舍特还率先开展了知识产权许可业务，到1977年，博舍特公司（Boschert Inc.）已拥有600多名员工，并获得了为航天器和军事应用设计开关电源解决方案的认证。
与此同时，以对新技术充满好奇心而闻名的史蒂夫·乔布斯对开关电源技术很感兴趣，但由于时间限制，1976年4月发布的Apple I仍然采用的是传统的线性电源。然而，在开发Apple II的过程中，罗伯·霍尔特设计了一款38W的离线反激式开关电源（图4），并于1978年2月申请了专利，同年12月获得授权（专利号4,130,862）。Apple II取得了成功，随着产量的增加，苹果公司将电源的生产外包给了ASTEC公司，由此开启了计算机OEM电源的漫长历史。
这或许只是一个轶事，但它仍然反映了电源行业内部的竞争格局，该行业曾因知识产权纠纷而饱受争议。在沃尔特·艾萨克森所著的史蒂夫·乔布斯传记中，乔布斯曾说过：“霍尔特没有采用传统的线性电源，而是制造了一种类似示波器中使用的那种电源。
它每秒开关电源的频率不是60次，而是数千次；这使得它能够更短的时间储存能量，从而减少发热量。这种开关电源与Apple II的逻辑板一样具有革命性意义。”乔布斯后来补充道：“罗德在这方面的贡献在历史书中并没有得到太多认可，但他应该得到更多赞誉。现在所有电脑都使用开关电源，而且它们都借鉴了罗德·霍尔特的设计。”
毫无疑问，作为一位精明的营销者，史蒂夫·乔布斯肯定希望苹果公司能够因在个人电脑中应用开关电源而获得赞誉，尽管当时许多其他公司，例如IBM和惠普，也采用了同样的方案，都旨在提高性能并降低成本。
然而，尽管这项技术具有巨大的优势，但它在市场上的实施和采用却相对缓慢，市场分析师估计，1978 年生产的电源中只有 8% 是基于开关拓扑结构的。

让我的电传打字机更小、更轻、更快。
在引言中，我提到了1930年电传打字机使用的REC-30闸流管整流器[1]。很少有人意识到，在1G、2G、3G、4G和5G通信系统问世之前，电传打字机就已经是当时最先进的电信设备了。正是这些通信系统的出现，促使电源设计人员不断发明和创新。
除了拓扑结构之外，开关电源领域的一项重大发展发生在1976年，当时硅通用半导体公司联合创始人罗伯特·马马诺推出了首款专用于开关电源的控制集成电路。SG1524的发布标志着电源领域的一次重大飞跃，它的首个应用便是新一代电传打字机，这些机器被宣传为“更小、更轻、更快”。
SG1524 最初是为了解决电传打字机制造问题而开发的，它的推出成为了现代开关电源的开端，为我们今天所有人受益的发明和创新铺平了道路。

开关电源的竞争已经打响。
随着个人电脑和计算机设备的普及，对高效率和轻量化的需求日益增长，这给电源设计人员带来了更大的压力，迫使他们进一步提升电源性能。尽管史蒂夫·乔布斯对此持怀疑态度，但像IBM这样的计算机行业巨头都拥有令人印象深刻的电源部门。IBM 5150个人电脑的发布，为采用NE5560芯片（后来是SG3524芯片）的专用电源设计树立了标杆。开关电源在PC行业中独树一帜，它专用于特定的主板，不像其他电源那样可以作为“现成”的通用产品。不过，代工制造商之间的滚雪球效应推动了他们自有产品的研发，并推出了完整的商业产品线。
在工业领域，我们无法一一列举所有产品和创新，但既然提到了Power-One的“H”系列，就不得不提一下20世纪80年代初加入Power-One的一位名叫史蒂夫·戈德曼的年轻工程师。他领导的团队设计了下一代开关电源——MAP系列。有趣的是，MAP 的命名源于当时 Power-One 公司的首席工程师/设计师 Michael Archer（Michael Archer 产品）。
与此同时，计算机和工业领域正朝着开关电源架构发展。尽管这项技术花了数年时间才取代成熟的线性电源方案，但一系列电力电子会议已在全球范围内兴起，为电力工程师提供了一个学习和分享新技术知识的平台。

1980年，电力行业的转折点。
在20世纪70年代末和80年代初，电力行业奠定了其今日格局的基础。尽管IEEE电力电子专家会议（PESC）始于1970年，但电力设计师和行业领袖们一直在寻找一种不同的论坛来分享技术知识、新理念和最佳实践。POWERCON于1975年3月20日至22日在加利福尼亚州比佛利山庄举行，随后在1978年举办了主要关注电信领域的INTELEC会议。遗憾的是，POWERCON在举办了九年后于1984年停办，使电力行业失去了一个中心论坛。
当时，互联网的鼻祖ARPANET刚刚采用TCP/IP协议（1983年1月），电力工程师们距离聊天和博客还很遥远。随着电力行业内部对更紧密合作的需求日益增长，建立一个“一站式”平台的必要性变得显而易见。中国电源学会（CPSS）成立于1983年[2]，电源制造商协会（PSMA）成立于1985年[3]。这两个组织都旨在分享知识，促进各自电源领域内的交流。35年后，它们依然在为电源工程师提供支持。
在PSMA成立的同时，八位充满热情的工程师——比尔·哈森（Prime Computer公司）、唐·德林克沃特（DEC公司）、菲尔·豪尔（Unitrode公司）、乔纳森·伍德（Data General公司）、马蒂·施莱希特（麻省理工学院）、杰克·赖特（通用电气公司）、特雷·伯恩斯（Data General公司）和约翰·卡萨基安（麻省理工学院）——萌生了举办一场电力电子会议的想法，该会议将涵盖研究、应用电子学，并将电子工程师与包括工业界在内的更广泛的社群联系起来，同时还将举办展览。这场会议被命名为应用电力电子会议暨展览会（APEC）[4]，首届会议于1986年4月28日至5月1日在新奥尔良举行。

故事仍在继续……
电力电子行业经历了多次发展、变革和革命。如果说双极型晶体管的问世可以说是“第一次”技术革命，那么从线性功率转换到开关技术的转变无疑是第二次，也是漫长发展历程的开端。
旅行者2号探测器发射43年后，已在深空遨游了140亿英里，而先驱者们在20世纪70年代初设计的电源至今仍在发挥作用。正是这一点让我们对电力行业充满热情，我们还要感谢所有我未能在此文中一一列举的杰出电源设计师，正是他们的努力才使得从线性技术到开关技术的过渡成为可能。