The Incredible Shrinking Power Brick

Medan bärbara datorer fortsätter att krympa i storlek och vikt, förblir kraftklossarna som laddar dem tunga och skrymmande. Men nu har MIT spinout FINsix uppfunnit en adapter som är ungefär en fjärdedel av storleken och en sjättedel av vikten av en konventionell tegelsten, och lika effektiv.

Medgrundad av fyra MIT-alumner — Vanessa Green MNG '08, MBA '11; Anthony Sagneri SM ’07, PhD ’12; George Hwang PhD ’10; och Justin Burkhart SM '10 — FINsix har utvecklat världens minsta laptopadapter, kallad Dart. Cirka 2 1/2 kubiktum i storlek och väger runt 2 ounce, adaptern är bara något större än en vanlig kontakt.

FINsix har utvecklat världens minsta laptopadapter, kallad Dart (bilden här), som mäter cirka 2 1/2 kubiktum och väger cirka 2 uns. Foto med tillstånd av FINsix.

Darten körs på ny kraftkonverteringsteknik med mycket hög frekvens (VHF), uppfunnen av Sagneri, som levererar energi oftare och i mindre bitar än traditionella adaptrar, vilket i slutändan slösar mindre energi. Det gör det genom att få adapterns växlingsfrekvens – som överför energi från adaptern till batteriet – att gå 1 000 gånger snabbare.

Om du kan öka den växlingsfrekvensen kan du minska mängden energi som du måste lagra tillfälligt i induktorerna och kondensatorerna – som utgör huvuddelen och vikten av kraftklossar – under omvandlingsprocessen, och det ger minskad storlek, Sagneri förklarar.

65-watts Dart kan driva de flesta bärbara datorer, smartphones och surfplattor. Senast i november siktar FINsix på att leverera sin första leverans av cirka 4 500 darts till Kickstarter-stödjare och andra kunder.

Även om Dart är FINsix första konsumentprodukt, säger Green att företaget siktar på att föra VHF-teknik till många olika applikationer. Detta kan krympa AC-DC-strömomvandlarna för produkter som LED-lampor, plattskärms-TV, spelkonsoler, bärbara datorer, elcyklar och luftkonditionering, samtidigt som tillverkningskostnaderna minskar.

Tekniken kan också bidra till att minska energiförbrukningen med mer allmänt förekommande kraftomvandling, säger Sagneri. Vi är egentligen inte ett adapterföretag; Vi skapar den kommersiellt möjliga tekniken för att tillåta VHF-strömomvandlare att bli en betydande del av marknaden, säger Sagneri. Tanken är att hjälpa människor att ombilda kraftleveransen i sina system. På platser där det är en flaskhals – vilket det fortsätter att vara när enheterna blir tätare och mer kapabla – hjälper det resten av tekniken att utvecklas.

Krymper hinken

Under ledning av David Perreault, en MIT-professor i elektroteknik, hjälpte Sagneri till att utveckla en ny krets som utför kraftomvandling vid mycket hög frekvens - 30 till 300 megahertz - samtidigt som effektiviteten bibehålls.

När FINsix först licensierade den här tekniken siktade företaget in på krympande effektomvandlare för LED-lampor. Ungefär ett år senare, när AC-DC-tekniken var klar, började företaget fokusera på adaptrar för bärbara datorer.

I traditionella adaptrar växlar en rad omkopplare till ett läge och tar in växelspänning från ett vägguttag, där den sedan lagras i induktorer och kondensatorer och omvandlas till DC-spänning. Omkopplarna vänds sedan till ett annat tillstånd för att leverera små bitar av DC-spänningen till batteriet, innan de återgår till sitt ursprungliga tillstånd.

Tänk på elen som att vatten överförs via hink från en full tank till en tom tank, säger Sagneri. I den analogin är hinken adaptern som samlar upp vattnet (el) från en full tank (utlopp) och dumpar det i en tom tank (laptopbatteri).

Om du vill leverera till exempel en gallon vatten per minut från den fulla tanken till den tomma tanken, med konventionella adaptrar doppar du en en-liters hink i den fulla tanken en gång i minuten, säger Sagneri. Vi levererar samma mängd vatten, inom samma tidsram, men 1 000 gånger snabbare. Så vår hink krymper från en gallon till en tusendels gallon.

Men varje växlingscykel förbränner energi som värme. Att byta 1 000 gånger snabbare i en typisk omvandlare innebär därför 1 000 gånger mer energislöseri. Så kretsen använder resonanstekniker (modifierar hur energi svänger mellan induktorer och kondensatorer) för att minimera energiförluster, vilket innebär att omkopplarna slås på och av mer effektivt vid högre frekvenser.

MIT: En välsignelse för oss

Idag arbetar FINsix – som har samlat in mer än 7 miljoner dollar i finansiering och anställt 20 anställda – från Menlo Park, Kalifornien, och testar noggrant sin kommersiella produkt och samlar ihop tillverkare.

Men dess historia började på MIT 2010. Green, som student vid MIT Sloan School of Management, letade efter teknologi för att kommersialisera. Samtidigt var Sagneri, Hwang och Burkhart studenter inom elektroteknik och datavetenskap som var glada över att starta ett företag.

Runt 2010 slogs deras intressen samman i MIT Sloan’s 15.390 (New Enterprises), en kurs där studenter presenterar affärsidéer och klassen väljer idéer att fortsätta. Sagneris VHF-strömkonverteringsteknik valdes inte. Men Green såg potential. Jag var intresserad av att jobba med något som hade riktig teknik bakom sig, säger hon.

Grundarteamet på fyra personer började bygga FINsix (då OnChip Power) med mentorskap från erfarna entreprenörer i Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship och MIT:s Venture Mentoring Service. MIT:s ekosystem var en välsignelse för oss, säger Sagneri.

För att växa FINsix, återvände Green – som vann MIT:s Patrick J. McGovern ’59 Entrepreneurship Award 2011 – tillbaka till hennes dagar i 15.366 (Energy Ventures), där studenter från olika avdelningar planerar företag kring ren teknologi.

Under hela klassen, säger hon, lär sig teamen de avgörande stegen att samla in kundfeedback, möta tekniska milstolpar, arbeta genom finansieringsstadier och kontinuerligt återvända till kunden.

Att gå igenom processen där visade mig vilka steg du måste ta om du vill kommersialisera teknik, säger Green. Vi upprepade många av dessa steg när vi lade ihop grunden för OnChip, nu FINsix. För mig lärde jag mig mycket av entreprenörskapsprocessen genom min MIT-utbildning.

Framåt tittar FINsix på att få ut sin första produkt, Dart, på marknaden och utveckla produkter med högre och lägre effekt för att passa kundernas behov.

Dölj