9月16日，MPS ACDC新品發(fā)布會(huì)在北京成功舉辦。MPS ACDC產(chǎn)品總監(jiān)Peter Huang為大家分享了MPS ACDC產(chǎn)品的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)及其最新技術(shù)進(jìn)展，同時(shí)揭曉了MPS在當(dāng)今熱門的手機(jī)、筆記本電腦等便攜式設(shè)備PD快充，電視LED顯示屏電源，氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）功率器件，電動(dòng)汽車充電，AI服務(wù)器供電等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)、最新產(chǎn)品以及完整解決方案。

ACDC開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

隨著新國(guó)標(biāo)GB20943-2025能耗管理標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布以及第三代半導(dǎo)體時(shí)代的到來(lái)，消費(fèi)電子、工業(yè)系統(tǒng)等應(yīng)用也對(duì)ACDC電源提出了更嚴(yán)苛的要求，ACDC電源產(chǎn)品逐漸向低功耗、高效率、小型化和智能化等方向發(fā)展。

ACDC開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)突破，最新的800V AI電源架構(gòu)重新定義了AI供電電源系統(tǒng)，而超高功率密度“餅干式”手機(jī)充電器（>1.3W/cm3）、“零功耗”手機(jī)充電器（<5mW）等產(chǎn)品也體現(xiàn)了消費(fèi)市場(chǎng)的需求變化。

能效標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)升級(jí)

各國(guó)政府和國(guó)際組織都在不斷提升電源的能效標(biāo)準(zhǔn)，以減少能源浪費(fèi)和碳排放。ACDC開(kāi)關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空載待機(jī)功耗和效率提出了更高的要求。比如，歐盟執(zhí)委會(huì)最新的CoC V5六級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)第二階段，美國(guó)能源部DoE VI六級(jí)能效，以及最新發(fā)布的新國(guó)標(biāo)GB20943-2025能耗管理標(biāo)準(zhǔn)。其中，新國(guó)標(biāo)GB20943-2025提出了更嚴(yán)苛的空載功耗和效率要求，以45W/20V為例，Level1對(duì)應(yīng)的待機(jī)功耗為50mW，平均效率要達(dá)到91.1%，比相應(yīng)CoC標(biāo)準(zhǔn)的75mW待機(jī)功耗和88.9%的效率要求更高一個(gè)等級(jí)。

功率密度的極致追求

“在更小的空間里提供更大的功率”是永恒的主題。特別是在空間受限的應(yīng)用環(huán)境，例如服務(wù)器、電視、LED照明，以及功率越來(lái)越大的便攜式充電器等產(chǎn)品，都對(duì)功率密度提出了更高的要求。

智能化電源

手機(jī)PD充電器本身就是智能化的一個(gè)典型例子。充電器通過(guò)PD IC與終端設(shè)備手機(jī)溝通，來(lái)改變輸出電壓、電流和功率。充電器還可以辨認(rèn)不同品牌的手機(jī)，從而采取對(duì)應(yīng)的充電模式，這是典型的智能化。

數(shù)字電源管理IC采用數(shù)字控制來(lái)取代傳統(tǒng)的模擬PWM控制，帶來(lái)了極大的靈活性。數(shù)字電源可以通過(guò)UART通訊自由設(shè)置來(lái)滿足個(gè)性化的性能要求，有些電源還可以根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置變動(dòng)來(lái)提高效率和提升其他性能。數(shù)字電源已經(jīng)在PC、TV、LED照明等應(yīng)用中大量取代原來(lái)的模擬控制器。

除了電源自身性能的智能化，越來(lái)越多電源系統(tǒng)還將直接和智能終端實(shí)時(shí)溝通，類似PMBUS I2C的通訊來(lái)提供監(jiān)測(cè)功能和電源溫度、運(yùn)行時(shí)間、效率等數(shù)據(jù)，通過(guò)智能終端可以連接醫(yī)院、學(xué)校、工廠等大平臺(tái)的電源系統(tǒng)管理，進(jìn)行系統(tǒng)的能效優(yōu)化，而非單一電源的性能提升。

實(shí)現(xiàn)更低待機(jī)功耗

未來(lái)，電動(dòng)汽車、手機(jī)充電器、電視、監(jiān)視器等很多終端設(shè)備90%以上的時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)功耗的減少符合低碳能源的長(zhǎng)遠(yuǎn)路線圖。根據(jù)新國(guó)標(biāo)GB20943-2025，Level 1對(duì)應(yīng)的待機(jī)功耗小于50mW（49W），比之前最嚴(yán)格的75mW標(biāo)準(zhǔn)降低了30%以上。這一標(biāo)準(zhǔn)的變化意義重大，按照50mW待機(jī)功耗來(lái)計(jì)算，40億個(gè)充電器一年可以省下14億度電。

“零功耗待機(jī)”是終極目標(biāo)，特別是手機(jī)充電器的待機(jī)功耗。早期小功率手機(jī)充電器的待機(jī)功耗從0.25W到0.15W，再到30mW?，F(xiàn)在的充電器功率已經(jīng)超過(guò)100W，再加上PD芯片，于是其待機(jī)功耗標(biāo)準(zhǔn)也隨之變化。同時(shí)，技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的演變。通過(guò)消除光耦可以輕松地降低10-20mW待機(jī)功耗，市面上有兩種去光耦的拓?fù)洌阂环N是PSR（原邊反饋）技術(shù)，該技術(shù)在20年前的充電器上非常流行，是通過(guò)變壓器反饋信號(hào)控制，一般適用于20W的應(yīng)用；另外一種是All-In-One技術(shù)，通過(guò)磁隔離或容隔離技術(shù)做反饋，可用于所有功率范圍。

“零待機(jī)功耗”是指<5mW的功耗，電源系統(tǒng)基本是處于休眠狀態(tài)。由于充電器的功率大幅增加，“零待機(jī)功耗”的實(shí)現(xiàn)變得越來(lái)越困難。市面上的“零待機(jī)功耗”可以通過(guò)PD芯片跟終端設(shè)備的握手協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，但犧牲了反應(yīng)速度。

小型化與效率提升

“小型化”的市場(chǎng)需求來(lái)自便攜設(shè)備，比如手機(jī)、電腦的充電器，在追求功率密度方面走在前列。隨著手機(jī)快充和電腦供電功率的增加，需要通過(guò)提升效率來(lái)盡量減少體積。舉個(gè)例子，5W（2007）的充電器尺寸和現(xiàn)在65W（2025）的充電器體積差不多。

而不同應(yīng)用場(chǎng)景的功率密度要求也不一樣，比如1.2W/cm3在100W手提電腦應(yīng)用中是比較難實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，而1.5W/cm3在100W手機(jī)充電器中比較容易實(shí)現(xiàn)，最主要的原因是滿載功率工作時(shí)間不一樣。

效率提升方法一：TP-PFC替代整流橋堆+PFC

要追求可商業(yè)化的主流的高功率密度產(chǎn)品，功率提升至關(guān)重要。直接的方法是減少ACDC整流橋堆損耗，目前有兩種途徑，第一種是整流橋堆用MOSFET Q1,Q2提高效率，但性價(jià)比不高；另外一種是采用TP-PFC，類似MP45000的方案，這個(gè)方案可以減少整流橋堆，市場(chǎng)上采用得越來(lái)越多。

效率提升方法二：ZVS flyback替代QR flyback

將主流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用在不同功率段，從而實(shí)現(xiàn)最高的性價(jià)比。

● 小功率 10W，Buck

● 小功率 10-65W，CCM/QR flyback

● 中功率 75W-240W，PFC+QR flyback（準(zhǔn)諧振反激）；PFC+ACF（有源鉗位反激）PFC+ZVS flyback（零開(kāi)關(guān)反激），PFC+AHB（非對(duì)稱半橋反激），PFC+LLC

● 大功率 >240W，主要采用PFC+LLC

目前很多的創(chuàng)新集中在75W-240W功率段，第一個(gè)原因是快充和PD 3.1的廣泛應(yīng)用；第二個(gè)原因是大量應(yīng)用功率從65W升到75W以上，包括手機(jī)充電、游戲筆記本、AI筆記本、顯示器、電視等。

PD寬電壓輸出的需求限制了LLC拓?fù)涞膽?yīng)用，目前主要采用flyback結(jié)構(gòu)。MPS新推出的無(wú)光耦的NovoOne系列ZVS flyback架構(gòu)相比于QR flyback，能在不增加成本的情況下提升1-2%的效率，成為極具性價(jià)比的優(yōu)異架構(gòu)。ZVS flyback是軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，效率非常接近AHB（非對(duì)稱半橋反激），但待機(jī)和輕載性能比AHB更出色，可以更好地滿足單口輸出的所有能耗要求（如5V 10%等）。最重要的是，用一個(gè)高壓FET就可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，在成本方面更有優(yōu)勢(shì)，或?qū)⒊蔀?5W-240W功率段的高功率密度首選方案。

NovoOne ZVS flyback系列包含MPG44100與MPXG2100等產(chǎn)品，采用第三代半導(dǎo)體功率器件氮化鎵（GaN）做快速關(guān)斷，加上軟開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)損耗極低。MPG44100與MPXG2100相結(jié)合的方案具備行業(yè)領(lǐng)先的高效率、極低待機(jī)功耗、超高集成度等優(yōu)勢(shì)，可以很好地滿足高頻小型化的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)符合所有嚴(yán)格的全球能源標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地降低系統(tǒng)復(fù)雜性，并大幅削減物料清單總成本。

圖1：GaN+新型拓?fù)涮岣咝?/span>

MPS公司簡(jiǎn)介

Monolithic Power Systems, Inc.（MPS）是一家全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，專注于基于芯片的高性能電源解決方案。MPS的使命是減少能源和材料消耗，從各方面改善生活質(zhì)量。公司于1997年由CEO Michael Hsing成立，擁有三大核心優(yōu)勢(shì)：深厚的系統(tǒng)級(jí)知識(shí)、卓越而專業(yè)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)能力、專有的半導(dǎo)體工藝、系統(tǒng)集成技術(shù)及創(chuàng)新能力。這些綜合優(yōu)勢(shì)使MPS能夠?yàn)榭蛻籼峁┛煽俊⒕o湊和單片集成的解決方案，使其產(chǎn)品更節(jié)能、更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也為我們的股東帶來(lái)持續(xù)的投資回報(bào)。更多MPS信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.monolithicpower.cn或各地辦事處。