MPS ACDC创新电源解决方案：高效驱动低碳化、小型化、智能化三重变革

9月16日，MPS ACDC新品发布会在北京成功举办。MPS ACDC产品总监Peter Huang为大家分享了MPS ACDC产品的市场优势及其最新技术进展，同时揭晓了MPS在当今热门的手机、笔记本电脑等便携式设备PD快充，电视LED显示屏电源，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）功率器件，电动汽车充电，AI服务器供电等领域的先进技术、最新产品以及完整解决方案。

ACDC开关电源的发展趋势

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、工业系统等应用也对ACDC电源提出了更严苛的要求，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。

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

各国政府和国际组织都在不断提升电源的能效标准，以减少能源浪费和碳排放。ACDC开关电源标准对空载待机功耗和效率提出了更高的要求。比如，欧盟执委会最新的CoC V5六级能效标准第二阶段，美国能源部DoE VI六级能效，以及最新发布的新国标GB20943-2025能耗管理标准。其中，新国标GB20943-2025提出了更严苛的空载功耗和效率要求，以45W/20V为例，Level1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。

功率密度的极致追求

“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。

智能化电源

手机PD充电器本身就是智能化的一个典型例子。充电器通过PD IC与终端设备手机沟通，来改变输出电压、电流和功率。充电器还可以辨认不同品牌的手机，从而采取对应的充电模式，这是典型的智能化。

数字电源管理IC采用数字控制来取代传统的模拟PWM控制，带来了极大的灵活性。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。

除了电源自身性能的智能化，越来越多电源系统还将直接和智能终端实时沟通，类似PMBUS I²C的通讯来提供监测功能和电源温度、运行时间、效率等数据，通过智能终端可以连接医院、学校、工厂等大平台的电源系统管理，进行系统的能效优化，而非单一电源的性能提升。

实现更低待机功耗

未来，电动汽车、手机充电器、电视、监视器等很多终端设备90%以上的时间处于待机状态，待机功耗的减少符合低碳能源的长远路线图。根据新国标GB20943-2025，Level 1对应的待机功耗小于50mW（49W），比之前最严格的75mW标准降低了30%以上。这一标准的变化意义重大，按照50mW待机功耗来计算，40亿个充电器一年可以省下14亿度电。

“零功耗待机”是终极目标，特别是手机充电器的待机功耗。早期小功率手机充电器的待机功耗从0.25W到0.15W，再到30mW。现在的充电器功率已经超过100W，再加上PD芯片，于是其待机功耗标准也随之变化。同时，技术的发展也推动了这个标准的演变。通过消除光耦可以轻松地降低10-20mW待机功耗，市面上有两种去光耦的拓扑：一种是PSR（原边反馈）技术，该技术在20年前的充电器上非常流行，是通过变压器反馈信号控制，一般适用于20W的应用；另外一种是All-In-One技术，通过磁隔离或容隔离技术做反馈，可用于所有功率范围。

“零待机功耗”是指<5mW的功耗，电源系统基本是处于休眠状态。由于充电器的功率大幅增加，“零待机功耗”的实现变得越来越困难。市面上的“零待机功耗”可以通过PD芯片跟终端设备的握手协议来实现，但牺牲了反应速度。

小型化与效率提升

“小型化”的市场需求来自便携设备，比如手机、电脑的充电器，在追求功率密度方面走在前列。随着手机快充和电脑供电功率的增加，需要通过提升效率来尽量减少体积。举个例子，5W（2007）的充电器尺寸和现在65W（2025）的充电器体积差不多。

而不同应用场景的功率密度要求也不一样，比如1.2W/cm³在100W手提电脑应用中是比较难实现的目标，而1.5W/cm³在100W手机充电器中比较容易实现，最主要的原因是满载功率工作时间不一样。

效率提升方法一：TP-PFC替代整流桥堆+PFC

要追求可商业化的主流的高功率密度产品，功率提升至关重要。直接的方法是减少ACDC整流桥堆损耗，目前有两种途径，第一种是整流桥堆用MOSFET Q1,Q2提高效率，但性价比不高；另外一种是采用TP-PFC，类似MP45000的方案，这个方案可以减少整流桥堆，市场上采用得越来越多。

效率提升方法二：ZVS flyback替代QR flyback

将主流拓扑结构应用在不同功率段，从而实现最高的性价比。

● 小功率 10W，Buck

● 小功率 10-65W，CCM/QR flyback

● 中功率 75W-240W，PFC+QR flyback（准谐振反激）；PFC+ACF（有源钳位反激）PFC+ZVS flyback（零开关反激），PFC+AHB（非对称半桥反激），PFC+LLC

● 大功率 >240W，主要采用PFC+LLC

目前很多的创新集中在75W-240W功率段，第一个原因是快充和PD 3.1的广泛应用；第二个原因是大量应用功率从65W升到75W以上，包括手机充电、游戏笔记本、AI笔记本、显示器、电视等。

PD宽电压输出的需求限制了LLC拓扑的应用，目前主要采用flyback结构。MPS新推出的无光耦的NovoOne系列ZVS flyback架构相比于QR flyback，能在不增加成本的情况下提升1-2%的效率，成为极具性价比的优异架构。ZVS flyback是软开关技术，效率非常接近AHB（非对称半桥反激），但待机和轻载性能比AHB更出色，可以更好地满足单口输出的所有能耗要求（如5V 10%等）。最重要的是，用一个高压FET就可以实现软开关，在成本方面更有优势，或将成为75W-240W功率段的高功率密度首选方案。

NovoOne ZVS flyback系列包含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。

图1：GaN+新型拓扑提高效率

MPS公司简介

Monolithic Power Systems, Inc.（MPS）是一家全球领先的半导体公司，专注于基于芯片的高性能电源解决方案。MPS的使命是减少能源和材料消耗，从各方面改善生活质量。公司于1997年由CEO Michael Hsing成立，拥有三大核心优势：深厚的系统级知识、卓越而专业的半导体设计能力、专有的半导体工艺、系统集成技术及创新能力。这些综合优势使MPS能够为客户提供可靠、紧凑和单片集成的解决方案，使其产品更节能、更经济，同时也为我们的股东带来持续的投资回报。更多MPS信息，请访问www.monolithicpower.cn或各地办事处。