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ACDC 开关电源发展趋势:高能效、小型化、智能化

2025-09-22 08:50:19

AC/DC是开关电源中的一大类产品,AC是交流,DC是直流,经过其可高压整流滤波得到直流高压,供DC/DC变换器在输出端可获得一个或几个稳定的直流电压。正是由于这一性能,ACDC 开关电源被应用于不同功率的广泛场合。9月16日,MPS公司举办ACDC新品发布会。MPS ACDC 产品总监Peter Huang介绍了ACDC 开关电源的发展趋势——高能效、小型化、智能化,并分享了MPS ACDC产品的市场优势及其最新技术进展。

能效标准持续升级

随着新国标GB20943-2025能耗管理标准正式发布以及第三代半导体时代的到来,消费电子、工业系统等应用对ACDC电源提出了更加严苛的要求,ACDC电源产品逐渐向低功耗、高效率、小型化和智能化等方向发展。此外,ACDC 开关电源的技术创新持续突破,最新的 800V AI 电源架构重新定义了 AI 供电电源系统,而超高功率密度“饼干式”手机充电器(1.3W/cm³)“零功耗”手机充电器(<5mW)等产品也体现了消费市场的需求变化。

能效标准的持续升级是ACDC 开关电源的首要发展趋势之一。当前各国及地区纷纷升级能效法规,倒逼电源产品降低能耗。其中,我国于2025 年发布的新国标 GB20943-2025成为行业关注焦点:相较于欧盟 CoC V5、美国 DoE Ⅶ 等标准,其对待机功耗与平均效率提出更严苛要求。以 45W/20V 为例, Level 1 对应的待机功耗为 50mW,平均效率要达到 91.1%, 比相应 CoC 标准的 75mW 待机功耗和88.9% 的效率要求更高一个等级。

能效标准的不断提升也对ACDC提出更高要求,使得相关厂商不断迭代技术,满足新的要求。而这也促进了低碳化的发展。数据显示,如果全球 40 亿个充电器均按 50mW 待机功耗标准设计,一年可节省 14 亿度电,相当于减少约 80 万吨碳排放。此外,欧盟 ErP LOT7、美国 DoE Ⅶ 等标准也明确 2025-2026 年起,待机功耗需≤75mW(Po≤49W)。能效标准的全球化趋严,正推动行业从“满足基础能耗”向“极致低碳”转型。

功率密度不断升级

“在更小的空间里提供更大的功率”是永恒的主题。特别是在空间受限的应用环境,例如服务器、电视、LED 照明,以及功率越来越大的便携式充电器等产品,都对功率密度提出了更高的要求。

以消费电子电源为例,从 2005 年 3.5W 手机充电器,到 2025 年 120W 快充头,电源功率提升超 34 倍,但体积却基本持平。Lenovo ThinkBook GaN USB-C 饼干适配器功率密度已达 1.38W/cm³,荣耀 65W 充电器、Baseus GaN5 Pro 充电器功率密度也分别达 0.75W/cm³、0.84W/cm³;笔记本适配器领域,100W 产品功率密度突破 1.31W/cc,较早期 0.8W/cc 提升超 60%。

功率密度的提升依赖多技术路径协同:一是采用高效拓扑结构(如 ZVS 零电压开关替代传统 QR 准谐振),减少开关损耗;二是集成化设计,将多颗芯片功能整合为 “All-In-One” 方案,缩减元器件数量。这些技术的应用,使得充电器体积大大改善,改变了大功率必须大体积的行业认知。

ACDC 电源也要智能化

ACDC 电源正从 “被动供电设备” 升级为 “主动智能节点”。核心体现在两大维度:一是动态适配能力,例如 PD3.1 充电器通过 PD IC 与手机、笔记本等终端设备实时通信,自动调整输出电压(5V/9V/12V 等)、电流与功率,甚至可识别设备品牌以匹配专属充电模式。

二是全生命周期监测,数字电源模块通过 I²C 或 UART 接口,实现电源状态上报(电压 / 电流 / 温度)、总功耗统计、异常状态警告(过压 / 过流),支持医院、工厂等场景的电源系统集中管理,而非单一设备的性能优化。

数字电源可以通过 UART 通讯自由设置来满足个性化的性能要求,有些电源还可以根据负载状况进行实时设置变动来提高效率和提升其他性能。数字电源已经在 PC、TV、LED 照明等应用中大量取代原来的模拟控制器。

MPS公司提供创新解决方案

针对 ACDC 开关电源的三大趋势,MPS 推出 NovoOne 系列核心产品——MPG44100(GaN 集成 PFC 稳压器)与MPXG2100(ZVS 反激全集成转换器),为行业提供解决方案。

MPG44100与MPXG2100等产品,采用第三代半导体功率器件氮化镓(GaN)做快速关断,加上软开关,其开关损耗极低。MPG44100与MPXG2100 相结合的方案具备行业领先的高效率、极低待机功耗、超高集成度等优势,可以很好地满足高频小型化的设计需求,同时符合所有严格的全球能源标准,最大限度地降低系统复杂性,并大幅削减物料清单总成本。

MPXG2100采用ZVS 拓扑+去光耦设计相较于传统QR准谐振方案,无需增加物料成本(BOM)即可提升 1%~2% 的满载效率 。在小型化方面,NovoOne 系列的优势在于超高集成度:MPXG2100 单芯片整合了 X-cap 放电 IC、QR 控制器、700V GaN FET等 7 类功能模块,实现了高度集成。在智能化方面,NovoOne 系列支持数模混合控制,实现功率监测、能耗统计、异常预警等智能化功能,适配 AI 服务器、电动汽车充电、工业设备等场景的智能管理需求。

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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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