“公司一直強調多元化市場戰(zhàn)略，消費市場是我們的重要終端市場之一，與企業(yè)數據、存儲和計算、汽車等領域共同推動收入增長。”MPS CEO Michael Hsing近日在投資者電話會議中提到。
MPS AC/DC 產品總監(jiān)黃萬年也表示，雖然電源管理領域目前最火的當屬服務器市場，增速也最快，但目前量還不夠大，傳統(tǒng)的電源依然有較大的市場容量，也同樣有著創(chuàng)新機會。
AC/DC電源技術趨勢與市場分類
黃萬年具體解釋道，AC/DC電源市場目前大致可分為嵌入式電源以及外部電源兩大類，其中嵌入式電源集成于設備內部，比如汽車、PC、電視、冰箱、洗衣機等等，而外部電源則是手機、筆記本等低壓類產品。
不同的應用對于電源的需求并不相同，比如對于嵌入式電源而言，最重要的需求是長壽命，免維護。而對于外接式電源而言，對安規(guī)、尺寸、功率密度以及成本等方面的要求更高。
電源的三大發(fā)展方向
不過無論哪種電源，都有幾大核心訴求，黃萬年詳細列舉了三大核心方向。分別為低碳化、小型化以及智能化。
在低碳化方面，這也是目前無論電源廠商還是相關產業(yè)都最為關注的話題，不止是可以減少電費，更重要的是助力節(jié)能減排的升級。也正因此，全球能效標準都在不斷升級過程中，黃萬年例舉了國標GB20943，其規(guī)范了包括平均效率、輕載效率以及待機功耗等等各場景下的要求，有些要求甚至是全球最為嚴格的標準。
黃萬年表示，實際上電源技術的變化大部分都是由于標準的演進而改進的，“不管原來的產品做到了什么性價比，但是一旦標準提升，就必須重新設計。”每隔幾年標準就會升級一次，這背后主要是芯片技術的進步所帶來的。
小型化的背后，是功率密度的不斷提升，比如手機充電器從2005年3.5W/英寸³到如今65W產品達0.7W/英寸，甚至100W以上。功率密度的提升主要通過幾種方式進行，包括更高集成度，更高效率以減少散熱，更小的分立組件等等方式，這需要通過拓撲、散熱設計以及機械設計等等多方面演進。
黃萬年特別強調，對于AC/DC而言，功率密度提升難度要遠大于其他，主要原因是EMI濾波器的尺寸很難做小，另外則是變壓器的設計越來越難，隨著頻率的提高，磁芯發(fā)熱會越來越大，需要仔細設計。
另外，則是存在著安規(guī)要求：高壓隔離設計，對于爬電間隔等有嚴格要求，因此會增加設計復雜度以及體積。
在小型化提高效率方面，拓撲是一個關鍵，盡管相比數字電路，模擬電路的拓撲演進相對較慢，但依然在發(fā)展。
黃萬年盤點了一些常見的拓撲。比如高壓Buck，屬于無隔離，功率＜10W（如輔助電源）。另外是單極反激，帶變壓器隔離，功率通常＜75W。
以及大功率常見的雙極拓撲：前級PFC+后級Flyback，功率＞75W（如100W以上適配器），效率更高但體積更大，需要前級PFC，不過黃萬年也表示，隨著法規(guī)越來越嚴格，比如照明燈具等甚至20/30W的都需要PFC。
關于新型拓撲，黃萬年提到了ZVS（零電壓開通軟開關），實現零電壓開通，從而將效率提升1-2%，不過帶來的問題是組件增加了很多，在成本和面積方面都需要讓步。
黃萬年還提到了新興的第三代產品，特別是氮化鎵（GaN），可以提升開關頻率，降低開關損耗，減少周圍組件尺寸，這也是如今越來越流行的快充方案。他強調，目前氮化鎵的成本已經和硅很接近，在200W以上的消費類產品中，氮化鎵一定是主流應用。
在智能化方面：隨著AC/DC的功率越來越大，以及USB PD 3.1協議的普及，需要適配協議，以及支持各類狀態(tài)監(jiān)控功能，也使得如今的AC/DC電源變得越來越追求數字化的功能。“實際上以前工業(yè)電源中的PMBUS部分功能已經出現在消費類產品中。”
迎接AC/DC市場新趨勢
MPS近期發(fā)布了兩款新產品，NovoOne開關MPXG2100 系列和 PFC 穩(wěn)壓器 MPG44100 系列，滿足了低碳化、小型化以及智能化的趨勢，適用于包括快速充電市場、工業(yè)系統(tǒng)和消費電子產品等市場中。
NovoOne開關是MPS新開發(fā)的創(chuàng)新AC/DC電源管理產品系列，極高集成度的零電壓開通反激式穩(wěn)壓器。其將初級反激控制器、氮化鎵功率管、隔離電路、同步整流控制器和同步整流硅管，零電壓開通控制集成在一個芯片上，使其成為一種超高集成度的解決方案。NovoOne 系列采用無需額外電路的零電壓開通控制，顯著降低空載待機功耗，和大幅提升滿載和輕載效率, 同時縮短市場投放時間和減少物料清單成本。
MPXG2100反激式穩(wěn)壓器集成了符合GaN標準的原邊驅動電路、GaN HEMT、副邊控制器、副邊理想二極管以及符合安全標準的反饋電路，因此兼具原邊調節(jié) (PSR) 和副邊調節(jié) (SSR) 的優(yōu)勢。
NovoOne系列采用容性隔離技術，可以省去連接原邊和副邊的光耦合器。
該系列器件還采用特有同步整流器 (SR) FET控制，可在非連續(xù)導通模式 (DCM) 下實現自適應零電壓開關 (ZVS)。SR可以匹配原邊驅動信號，因此可以在低壓交流輸入下以連續(xù)導通模式 (CCM) 安全運行。這減少了對輸入大電容的需求，進一步提高了功率密度。
如圖所示，MPXG2100A集成了眾多功能，替代了分立的光耦，X電容，功率器件以及控制器等等，從而實現了“零增加成本”的ZVS，并且極大降低了產品尺寸。
MPG44100是一款集成GaN FET的準諧振(QR)、臨界導通模式(CrM)或斷續(xù)導通模式(DCM)多模式功率因數校正(PFC)穩(wěn)壓器。該器件以極少的外部元件實現了簡單但高性能的有源PFC功能，它同時集成了電流采樣功能，無需外部分流電阻，可確保更高的工作效率。
MPG44100采用基于輸入線電壓的兩級自適應輸出調節(jié)技術，可實現整體高效率運行。該器件還具備總線升壓功能；與MPX2100/MPXG2100系列配合使用時，無需外部電路即可為受電設備(PD)應用提供峰值功率能力，同時將輸出電容減少20%。
MPG44100采用增強型動態(tài)轉換技術來改善負載瞬態(tài)壓降，為系統(tǒng)可靠性及成本帶來顯著優(yōu)勢。此外，該器件具有極低的工作電流，典型情況下可實現低于20mW的待機功耗。
MPG44100在重載時以CrM模式工作并帶最高頻率限制，在輕載時則通過死區(qū)時間延長(DTE)技術降低工作頻率，從而提高輕載效率。與傳統(tǒng)的恒定導通時間(COT)控制相比，該器件在DCM模式下采用可變導通時間控制，可實現更低的總諧波失真(THD)。
如圖所示，在PFC+反激方案中，MPG44100和MPXG2100兩顆芯片，就可以實現一體化方案，相比以往可以節(jié)約25個元件。通過移除輸入及輸出二極管，使得效率提升，成本降低。
關于未來， 黃萬年特別提到MPS正在開發(fā)的圖騰柱PFC控制器——MP45000，比采用整流橋的常規(guī)升壓式PFC高1.8%。黃萬年表示，相比于DSP進行電源控制，專用的控制器可以節(jié)省功耗，尤其是對于消費類低功率產品而言，這是DSP較難進入的市場。 |
