低碳時代正在引領芯片向更小、更高效的方向發(fā)展。開關電源在80年代替代線性電源之后，電源效率得到了極大的提升，尺寸也大大減少。隨著開關電源在各個應用上的不斷發(fā)展和消費者對便攜性的要求，開關電源繼續(xù)朝著小型化， 輕量化的趨勢發(fā)展。

本系列文章將分上、下兩篇來討論引領潮流的 AC/DC 解決方案。上篇將介紹無碳時代以及設計人員在使用傳統(tǒng)電源解決方案時面臨的問題；下篇將討論高效率AC/DC 解決方案如何實現(xiàn)空間受限應用的效率提升。

近年來，碳達峰、碳中和“3060”目標開啟了低碳新時代，隨著節(jié)能減排的要求越來越嚴，人們對環(huán)保節(jié)能低耗綠色提出了更高要求， 對開關電源的能效標準也越來越嚴。比如，歐盟執(zhí)委會最新的 CoC V5 六級能效標準第二階段，美國能源部 DoE6 六級能效都對空載功耗、效率提出了更高的要求，來達到節(jié)能減排的目的。

開關電源的挑戰(zhàn)不斷升級

提高開關頻率可以大大減少無源器件的尺寸，包括電感、電容及變壓器。對于 AC/DC 離線開關電源，其輸入端是50Hz/60Hz 230V的交流輸入，高電壓的高頻切換產生的開關損耗限制了其開關速度，傳統(tǒng)700V硅功率器件從開始的30kHz發(fā)展到現(xiàn)在200kHz，已經(jīng)碰到 Si 的物理瓶頸。

在 AC/DC 電源中，除了高壓功率器件的開關頻率限制，隔離變壓器的高頻化設計也要兼顧安全和效率，隨著頻率的增加，單位體積散熱的增加也大大制約了頻率的提升。

提高效率成為必經(jīng)之路

高效率是小型化的必要途徑， 它不但可以減少損耗，同時還能減少散熱， 給高頻小型化提供了必要的條件。只有效率提升了，單位體積散熱減少，同時通過高頻化設計，功率密度才會大大的提升。

有源鉗位反激等新型開關拓撲也可以提高效率。這些拓撲消除了隔離變壓器以及第三代半導體功率器件的啟動損耗并實現(xiàn)了漏感恢復?？焖訇P斷開關損耗也可以降低至幾近忽略的水平。而提高效率并提高電源頻率又可以實現(xiàn)更小的封裝。

MPX2001 是一款集成了原邊調節(jié) (PSR) 和副邊調節(jié) (SSR) 的一體化反激式控制器。該器件集成了原邊驅動電路、副邊控制器和同步整流 (SR) 驅動器，而且無需反饋電路，因此實現(xiàn)了BOM極簡的小尺寸綜合解決方案。MPX2001采用 SOICW20-19 封裝和 SOICW20 封裝以實現(xiàn)設計的靈活性。其先進的保護功能包括原邊過流保護 (POCP)、欠壓鎖定保護 (UVLO)、副邊輸出過載保護 (OLP) 和短路保護 (SCP)。 圖 1 顯示了MPX2001 的典型應用。

圖1: MPX2001 典型應用

提高效率還有其他方法，例如采用 GaN 或 GaN+ 拓撲（參見圖 2）。

圖 2：新型 GaN+ 拓撲對效率的提升

作為AC/DC 領域的前沿制造商，MPS 提供的產品始終引領潮流，覆蓋范圍從 1W 到 1000W 不等（參見圖 3）。

圖 3：MPS的AC/DC電源解決方案

結論

隨著世界趨向于碳中和，更小尺寸、更有效的高效率電源需求日益增長。MPS憑借著小尺寸、高效率的 AC/DC 電源（例如MPX2001 ）產品，幫助設計人員輕松面對越來越嚴苛的要求。本文介紹了電源設計人員所面臨的難題，以及緩解這些問題的一些高階方法。本系列文章的下篇將帶您深入了解MPS的最新產品，展示我們如何直面這些挑戰(zhàn)。

審核編輯：彭菁