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　　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， Level 1 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。現(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)軟開關(guān)，在成本方面更有優(yōu)勢(shì)，或?qū)⒊蔀?75W-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，加上軟開關(guān)，其開關(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?/p>

　　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。