MPS ACDC 創新電源解決方案— 高效驅動低碳化、小型化、智能化三重變革
http://m.moduwu.com 2025-09-16 15:28 來源：MPS ACDC
9月16日，MPS ACDC新品發布會在北京成功舉辦。MPS ACDC 產品總監Peter Huang為大家分享了MPS ACDC產品的市場優勢及其最新技術進展，同時揭曉了MPS在當今熱門的手機、筆記本電腦等便攜式設備PD快充，電視LED顯示屏電源，氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）功率器件，電動汽車充電，AI服務器供電等領域的先進技術、最新產品以及完整解決方案。
ACDC 開關電源的發展趨勢
隨著新國標GB20943-2025能耗管理標準正式發布以及第三代半導體時代的到來，消費電子、工業系統等應用也對ACDC電源提出了更嚴苛的要求，ACDC電源產品逐漸向低功耗、高效率、小型化和智能化等方向發展。
ACDC 開關電源的技術創新持續突破，最新的 800V AI 電源架構重新定義了 AI 供電電源系統，而超高功率密度“餅干式”手機充電器（>1.3W/cm³）、“零功耗”手機充電器（<5mW）等產品也體現了消費市場的需求變化。
能效標準的持續升級
各國政府和國際組織都在不斷提升電源的能效標準，以減少能源浪費和碳排放。ACDC 開關電源標準對空載待機功耗和效率提出了更高的要求。比如，歐盟執委會最新的 CoC V5 六級能效標準第二階段，美國能源部 DoE VI 六級能效，以及最新發布的新國標 GB20943-2025 能耗管理標準。其中，新國標 GB20943-2025 提出了更嚴苛的空載功耗和效率要求，以 45W/20V 為例， Level 1 對應的待機功耗為 50mW，平均效率要達到 91.1%， 比相應 CoC 標準的 75mW 待機功耗和88.9% 的效率要求更高一個等級。
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用環境，例如服務器、電視、LED 照明，以及功率越來越大的便攜式充電器等產品，都對功率密度提出了更高的要求。
智能化電源
手機 PD 充電器本身就是智能化的一個典型例子。充電器通過 PD IC 與終端設備手機溝通，來改變輸出電壓、電流和功率。充電器還可以辨認不同品牌的手機，從而采取對應的充電模式，這是典型的智能化。
數字電源管理 IC 采用數字控制來取代傳統的模擬 PWM 控制，帶來了極大的靈活性。數字電源可以通過 UART 通訊自由設置來滿足個性化的性能要求，有些電源還可以根據負載狀況進行實時設置變動來提高效率和提升其他性能。數字電源已經在 PC、TV、LED 照明等應用中大量取代原來的模擬控制器。
除了電源自身性能的智能化，越來越多電源系統還將直接和智能終端實時溝通，類似 PMBUS I²C 的通訊來提供監測功能和電源溫度、運行時間、效率等數據，通過智能終端可以連接醫院、學校、工廠等大平臺的電源系統管理，進行系統的能效優化，而非單一電源的性能提升。
實現更低待機功耗
未來，電動汽車、手機充電器、電視、監視器等很多終端設備 90% 以上的時間處于待機狀態，待機功耗的減少符合低碳能源的長遠路線圖。根據新國標 GB20943-2025，Level 1 對應的待機功耗小于 50mW（49W），比之前最嚴格的 75mW 標準降低了 30% 以上。這一標準的變化意義重大，按照 50mW 待機功耗來計算，40 億個充電器一年可以省下 14 億度電。
“零功耗待機”是終極目標，特別是手機充電器的待機功耗。早期小功率手機充電器的待機功耗從 0.25W 到 0.15W，再到 30mW。現在的充電器功率已經超過100W，再加上PD 芯片，于是其待機功耗標準也隨之變化。同時，技術的發展也推動了這個標準的演變。通過消除光耦可以輕松地降低 10-20mW 待機功耗，市面上有兩種去光耦的拓撲：一種是 PSR（原邊反饋）技術，該技術在 20 年前的充電器上非常流行，是通過變壓器反饋信號控制，一般適用于 20W 的應用；另外一種是 All-In-One 技術，通過磁隔離或容隔離技術 做反饋，可用于所有功率范圍。
“零待機功耗”是指 <5mW 的功耗，電源系統基本是處于休眠狀態。由于充電器的功率大幅增加，“零待機功耗”的實現變得越來越困難。市面上的“零待機功耗”可以通過 PD 芯片 跟終端設備的握手協議來實現，但犧牲了反應速度。
小型化與效率提升
“小型化”的市場需求來自便攜設備，比如手機、電腦的充電器，在追求功率密度方面走在前列。隨著手機快充和電腦供電功率的增加，需要通過提升效率來盡量減少體積。舉個例子，5W（2007）的充電器尺寸和現在 65W（2025）的充電器體積差不多。
而不同應用場景的功率密度要求也不一樣，比如 1.2W/cm³ 在 100W 手提電腦應用中是比較難實現的目標，而 1.5W/cm³ 在 100W 手機充電器中比較容易實現，最主要的原因是滿載功率工作時間不一樣。
效率提升方法一：TP-PFC 替代整流橋堆+PFC
要追求可商業化的主流的高功率密度產品，功率提升至關重要。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，但性價比不高；另外一種是采用 TP-PFC，類似 MP45000 的方案，這個方案可以減少整流橋堆，市場上采用得越來越多。
效率提升方法二：ZVS flyback 替代 QR flyback
將主流拓撲結構應用在不同功率段，從而實現最高的性價比。
•小功率 10W，Buck
•小功率 10-65W，CCM/QR flyback
•中功率 75W-240W，PFC+QR flyback（準諧振反激）；PFC+ACF（有源鉗位反激）PFC+ZVS flyback（零開關反激），PFC+AHB（非對稱半橋反激），PFC+LLC
•大功率 >240W，主要采用 PFC+LLC
目前很多的創新集中在 75W-240W 功率段，第一個原因是快充和 PD 3.1 的廣泛應用；第二個原因是大量應用功率從 65W 升到 75W 以上，包括手機充電、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 拓撲的應用，目前主要采用 flyback 結構。 MPS新推出的無光耦的 NovoOne 系列 ZVS flyback 架構相比于 QR flyback，能在不增加成本的情況下提升1-2%的效率，成為極具性價比的優異架構。ZVS flyback 是軟開關技術，效率非常接近 AHB（非對稱半橋反激）, 但待機和輕載性能比 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，用一個高壓 FET 就可以實現軟開關，在成本方面更有優勢，或將成為 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 等產品，采用第三代半導體功率器件氮化鎵（GaN）做快速關斷，加上軟開關，其開關損耗極低。MPG44100 與 MPXG2100 相結合的方案具備行業領先的高效率、極低待機功耗、超高集成度等優勢，可以很好地滿足高頻小型化的設計需求，同時符合所有嚴格的全球能源標準，最大限度地降低系統復雜性，并大幅削減物料清單總成本。
圖 1: GaN+新型拓撲提高效率
MPS 公司簡介
Monolithic Power Systems, Inc. (MPS) 是一家全球領先的半導體公司，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量。公司于 1997 年由 CEO Michael Hsing 成立，擁有三大核心優勢：深厚的系統級知識、卓越而專業的半導體設計能力、專有的半導體工藝、系統集成技術及創新能力。這些綜合優勢使 MPS 能夠為客戶提供可靠、緊湊和單片集成的解決方案，使其產品更節能、更經濟，同時也為我們的股東帶來持續的投資回報。更多 MPS 信息，請訪問 www.monolithicpower.cn 或各地辦事處。
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