開關(guān)電源的效率是電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能的重要部件，在“碳達(dá)峰”和“碳中和”開啟了低碳新時(shí)代背景下，業(yè)界開關(guān)電源的能效標(biāo)準(zhǔn)提出了更為嚴(yán)格的要求。
然而，基于傳統(tǒng)硅材料的AC-DC電源轉(zhuǎn)換器限于材料特性的約束，無法通過實(shí)現(xiàn)更高開關(guān)頻率和高效拓樸來達(dá)到高能效標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。
第三代半導(dǎo)體材料的普及應(yīng)用，使得電源轉(zhuǎn)換器可以采用更為先進(jìn)的電路拓樸架構(gòu)，更高的開關(guān)頻率大大減少了電感、電容和變壓器等無源器件的尺寸，開關(guān)電源從而獲得了更高的轉(zhuǎn)換率和小型化設(shè)計(jì)。
MPS公司ACDC產(chǎn)品總監(jiān)Peter Huang在接受采訪時(shí)指出，提高電源效率是實(shí)現(xiàn)小型化的必經(jīng)之路。只有只有效率提升了，單位體積散熱減少，同時(shí)通過高頻化設(shè)計(jì)，功率密度才會(huì)大大的提升。
而想要提高電源效率，需要可以采用新的開關(guān)拓?fù)洌┤缧滦偷姆醇ね負(fù)?ACF（Active-Clamp Flyback）來消除開通損耗，同時(shí)做到隔離變壓器的漏感回收，加上第三代半導(dǎo)體功率器件的快速關(guān)斷，使得開關(guān)損耗可以降到忽略不計(jì)。既提升了效率，同時(shí)讓電源的設(shè)計(jì)頻率不會(huì)受到功率器件的限制，大大地加速了小型化。
作為深耕AC-DC電源轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域多年的MPS公司，日前推出了采用第三代半導(dǎo)體材料及新拓樸結(jié)構(gòu)的兩款新品，再次刷新了AC-DC電源轉(zhuǎn)換器的各項(xiàng)特性指標(biāo)。
據(jù)MPS公司ACDC產(chǎn)品總監(jiān)Peter Huang介紹，全集成反激控制器系列產(chǎn)品 MPX2002/3，創(chuàng)新性地將初次級(jí)控制器合封在一顆芯片內(nèi)，大大簡化了外圍電路設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)快充電源的小型化提供了全新的思路。
MPX2002 典型應(yīng)用電路（原邊 + 副邊 + 反饋）
MPX2002在 CCM運(yùn)行模式下能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的同步整流控制。MPX2003 把頻率進(jìn)一步提升到 130kHz 以上來滿足小型化需求。
HR121 是MPS公司AC/DC電源轉(zhuǎn)換器的另一款成名之作。
HR1211 的典型應(yīng)用電路
該款產(chǎn)品集成多模式PFC 和電流型 LLC 的二合一控制器，芯片集成了高壓電流源、安規(guī)認(rèn)證的 X 電容放電電路、PFC 和LLC 的高壓驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)了非常簡潔的外圍電路。
據(jù)Peter Huang介紹，HR1211 的數(shù)字控制內(nèi)核結(jié)合可重復(fù)編輯的存儲(chǔ)單元，賦予了整個(gè)方案強(qiáng)大的靈活性。PFC 和 LLC 兩級(jí)電路之間的配合；不同控制模式之間的切換；關(guān)鍵工作點(diǎn)的開關(guān)頻率；保護(hù)功能的閾值、時(shí)間以及恢復(fù)方式；所有這些主要的功能都可以通過 UART 的通訊口進(jìn)行自由配置，并能夠在圖化操作界面上完成，這使得基于 HR1211 的電源設(shè)計(jì)能夠靈活的適應(yīng)不同應(yīng)用在不同設(shè)計(jì)中的性能要求。
在上述兩款新品的背后，得益于MPS的技術(shù)創(chuàng)新和對(duì)于前沿科技的理解。
1、利用多種新型拓?fù)涮岣咝?/strong>
使用 PFC + LLC 以及 ACF+ZVS 的混合拓方式以實(shí)現(xiàn)零打開損耗，同時(shí)回收漏感，可以達(dá)到 93%以上的高效率。
2、采用全集成設(shè)計(jì)，以簡化設(shè)計(jì)，減少成本
傳統(tǒng)的非隔離式 AC-DC 解決方案通常需要使用多顆IC，同時(shí)還需配備原邊及副邊控制器以及光隔離器等，占板面積大，BOM成本高；MPS最新一代解決方案尺寸緊湊，集成度高，1顆IC即可囊括原邊和同步控制器，設(shè)計(jì)簡潔，占板面積小，成本效益高。
3、高頻化的芯片以適應(yīng)新一代功率器件
傳統(tǒng)硅器件的開關(guān)頻率低，效率也很難提高，隨著GaN 等新型半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，其開關(guān)頻率及效率都得到大大提高，高頻設(shè)計(jì)更加符合新型功率器件的要求。
4、數(shù)字化產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)更好的性能
傳統(tǒng)的模擬控制器很難跟上日新月異的變化，新一代數(shù)字電源芯片的優(yōu)勢日趨明顯，MPS 的產(chǎn)品采用數(shù)字化內(nèi)核，具有非常豐富的可配置項(xiàng)目，相比傳統(tǒng)控制器，具有更多的靈活性。
如今，隨著“更綠色/環(huán)保”的新規(guī)范的出臺(tái)以及第三代半導(dǎo)體時(shí)代的到來，MPS 的 AC-DC 電源產(chǎn)品不斷精進(jìn)技術(shù)和性能，迎合了廣大客戶市場需求的發(fā)展趨勢。
