AC/DC轉換在各領域均有廣泛應用，從家庭電子設備、工業(yè)控制系統(tǒng)、醫(yī)療器械系統(tǒng)到汽車系統(tǒng)供電等，通過AC/DC轉換將交流電轉化為適合各種設備使用的直流電，以滿足不同設備對電源的要求。

AC/DC轉換是指將交流電(Alternating Current，AC)轉換為直流電(Direct Current，DC)的過程，這一轉換過程通常需要使用AC/DC轉換器來實現，也就是我們常說的充電器/充電頭。

AC-DC 發(fā)展簡史

AC/DC的發(fā)展可追溯到上世紀70年代初期，彼時開關電源開始進入大眾視野。隨著新技術不斷發(fā)展，AC/DC轉換器也不斷升級，主要可分為以下幾個發(fā)展節(jié)點：

【第一階段】初代AC/DC轉換器，主要是線性穩(wěn)壓器方案。

初代AC/DC轉換器功率較小，都是線性穩(wěn)壓器的直接降壓方式。線性穩(wěn)壓器通過消耗多余電壓來實現穩(wěn)定輸出電壓。當輸入電壓高于所需輸出電壓時，線性穩(wěn)壓器會將多余電壓以熱能形式發(fā)散掉，因此也稱為“線性”穩(wěn)壓器。此過程使得輸出電壓幾乎不受輸入電壓變化的影響，從而提供了穩(wěn)定的電源。這種方式方案功能簡單，但功率小、效率低、發(fā)熱大，無法滿足大功率小體積的需求。尤其在輸入電壓遠高于輸出電壓的情況下效率會更低。這是由于線性穩(wěn)壓器必須消耗多余電壓來維持輸出電壓穩(wěn)定。因此，輸入電壓與輸出電壓之間的差異越大，線性穩(wěn)壓器的效率就越低。

但其有紋波小、性能好等特性，依然被用于一些特定高性能的場景。

目前市面上常見的線性穩(wěn)壓器可根據其工作原理和應用領域分為幾種不同類型，有固定正/負向穩(wěn)壓器、可調正向穩(wěn)壓器、低壓差穩(wěn)壓器等。

代表產品有：AMS AMS1117 、德州儀器TLV1117、安森美NCP1117、Diodes AP1117、富鴻創(chuàng)芯FH1117等Pin to Pin產品。

【第二階段】上世紀90年代，開關電源基本完全取代線性穩(wěn)壓器。

開關電源是一種用于將電能從一個電源轉換成另一種電壓或電流的電源供應方式。其工作原理是通過高頻開關器件(通常是晶體管或功率MOSFET)來周期性地切換輸入電源電壓，然后通過電感、電容等元件來穩(wěn)壓、濾波和調整輸出電壓。

開關電源通常比線性穩(wěn)壓器更加高效，其能夠在輸入和輸出之間快速切換，減少能量損失，并且，由于高頻開關和數字控制，開關電源通常比線性穩(wěn)壓器更加輕便、小巧。

伴隨著模擬IC技術的發(fā)展，采用Bipolar工藝的PWM控制器問世，最典型產品為電流模PWM控制器UC3842：采用PWM IC配合高壓平面MOSFET的Flyback，電源性能、可靠性更優(yōu)，逐漸替代傳統(tǒng)方案。中大功率方案仍以硬開關的正激、半橋、全橋等電路為主流方案，在一些對可靠性要求高的工業(yè)類、航空類產品中，方案至今仍被采用。

【第三階段】2003年后，QR準諧振反激技術，超結高壓MOS替代傳統(tǒng)高壓MOS。

QR準諧振反激技術是一種在電源電路中廣泛應用的拓撲結構，可用于實現高效率的電能轉換。該技術基于準諧振操作，意味著開關管(通常是MOSFET)在開啟時，開關管會在諧振谷底開通從而達到近似零電壓開通，大大減小了開關管的開啟損耗，從而提高了電源的效率。同時電源的頻率可以根據負載需求進行調整，以提高輕載效率。

由于諧振操作和較低的能量損耗，QR技術通常比傳統(tǒng)開關電源更高效。這意味著更少的電能轉化為熱量，因此電源更為節(jié)能。同時QR技術在開啟時電壓變化相對平滑，減少了電源產生的高頻噪聲，降低了電磁干擾，有助于滿足電磁兼容性要求。

降低開關損耗，提高效率，逐漸成為小功率AC-DC的主流控制方案;在中大功率市場， 80PLUS認證標準下的白牌、銅牌、銀牌、金牌、鉑金、鈦金對效率、待機功耗的要求逐步提高，具有軟開關特性的變換器開始流行，如諧振變換器、移相全橋等。在該階段，AC-DC IC產品主要以歐美和臺系模擬IC企業(yè)為主。

【第四階段】2010年以來，隨著手機快充市場的快速發(fā)展，AC-DC電源效率、功率密度均有大幅提升。

市場需求的變化催化AC-DC IC產品技術加速迭代，性能與集成度越來越高，充電功率從最早的5W提升至200W，待機功耗從最初的0.3W提升到現在的75mW，功率密度從0.2W/cc提高到2W/cc。

功率密度的大幅提升離不開第三代半導體的助力，氮化鎵是第三代半導體材料的典型代表，它可在更高的頻率下運行，且具有更快的開關速度和更低的功耗。2018年前后，隨著氮化鎵器件成本的下降和可靠性的提高，氮化鎵器件具有的高頻開關性能和低導通阻抗成為下一代電源適配器的關鍵技術。但氮化鎵器件同時也具有低寄生電容的特點，在高頻開關的應用場景中，驅動電路環(huán)路中的寄生電感會形成高頻振鈴從而降低了器件的可靠性，同時加劇系統(tǒng)的電磁干擾問題。

【第五階段】2015年隨著 iPhone支持PD充電協(xié)議后，氮化鎵快充史世級提升電源功率密度

氮化鎵快充控制器廣泛國產化，專門針對氮化鎵器件所優(yōu)化的獨有差分驅動技術，通過適配驅動電壓可對氮化鎵器件直接進行驅動，并且將氮化鎵功率器件、驅動和控制器高度集成與整合，利用合封將電路板上的連接導線，整合到封裝內部，降低寄生參數對開關的影響。這些技術即精簡了外圍驅動電路設計，同時也提升了產品的可靠性并節(jié)約成本，能最大程度發(fā)揮出氮化鎵器件的優(yōu)勢。同時在中大功率市場，能耗需求也進一步提升，不同廠家推出多種基于第三代半導體氮化鎵和碳化硅的新型半橋軟開關拓撲，應對大功率應用。

AC-DC 市場前景

根據調研機構統(tǒng)計及預測，全球AC-DC芯片市場在2022年達到311.84億美元，預計到2029年將達到637.49億美元，在2023-2029年的預測期內，年復合增長率為8.94%。在全球強調能源效率和減少碳排放的大環(huán)境下，AC-DC芯片在節(jié)能電源中至關重要。提高效率，減少轉換過程中的功率損失成為轉換器市場的首要追求。