AC-DC發(fā)展史概覽

AC/DC轉(zhuǎn)換是指將交流電（Alternating Current，AC）轉(zhuǎn)換為直流電（Direct Current，DC）的過程。這一轉(zhuǎn)換過程通常通過使用AC/DC轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。在日常生活中，我們常見的電子設(shè)備（如手機、電腦等）通常需要使用直流電來供電。然而，電力供應(yīng)系統(tǒng)中的電能通常是以交流形式提供的，例如，家庭中的電源插座提供的是交流電。因此，為了使交流電能夠滿足電子設(shè)備的直流電需求，就需要進行AC/DC轉(zhuǎn)換。

AC/DC轉(zhuǎn)換在各個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，從家庭電子設(shè)備到工業(yè)控制系統(tǒng)都需要進行這種轉(zhuǎn)換。通過AC/DC轉(zhuǎn)換，我們能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)化為適合各種設(shè)備使用的直流電，以滿足不同設(shè)備對電源的要求。

AC-DC發(fā)展史概覽

AC/DC的發(fā)展可追溯到上世紀70年代初期，彼時開關(guān)電源開始進入大眾視野。隨著新技術(shù)不斷發(fā)展，AC/DC轉(zhuǎn)換器也不斷升級，主要可分為以下幾個發(fā)展節(jié)點：

第一階段

最初的AC/DC轉(zhuǎn)換器，主要是線性穩(wěn)壓器方案。

最初的AC/DC轉(zhuǎn)換，功率都比較小，和DC/DC一樣，都是線性穩(wěn)壓器的直接降壓方式。這種方式方案功能簡單，但功率小，效率低，發(fā)熱大，無法實現(xiàn)大功率小體積的需求。但其有紋波小，性能好的特性，依然被用于一些特定高性能的場景。

第二階段

上世紀90年代，開關(guān)電源基本完全取代線性穩(wěn)壓器。

同時伴隨著模擬IC技術(shù)的發(fā)展，采用Bipolar工藝的PWM控制器問世，最典型的為Unitrode公司推出的電流模PWM控制器UC3842，采用PWM IC配合著高壓平面MOSFET的Flyback電源性能、可靠性更優(yōu)，逐漸替代傳統(tǒng)方案。中大功率方案仍然以硬開關(guān)的正激、半橋、全橋等電路為主流方案；方案至今在一些對可靠性要求高的工業(yè)類、航空類產(chǎn)品中仍然采用。

第三階段

2000年之后，QR準諧振反激技術(shù)成熟，超節(jié)高壓MOS替代傳統(tǒng)高壓MOS。

降低開關(guān)損耗，提高效率，成為小功率AC-DC的主流控制方案；中大功率市場， 80PLUS認證標準下的白牌、銅牌、銀牌、金牌、鉑金、鈦金對效率、待機功耗的要求逐步提高，具有軟開關(guān)特性的變換器開始流行，如諧振變換器、移相全橋等。該階段，AC-DC IC產(chǎn)品主要以歐美和臺系模擬IC企業(yè)為主。

第四階段

2010年以來，隨著手機快充市場的快速發(fā)展，AC-DC電源效率、功率密度均有大幅提升；市場需求的變化催化AC-DC IC產(chǎn)品技術(shù)加速迭代，性能與集成度越來越高，充電功率從最早的5W提升至200W，待機功耗從最初的0.3W提升到現(xiàn)在的75mW，功率密度從0.2W/cc提高到2W/cc。

功率密度大幅提升離不開第三代半導(dǎo)體的助力。氮化鎵是第三代半導(dǎo)體材料的代表，它可在更高頻率下運行且具有更快的開關(guān)速度和更低的功耗。

2018年前后，隨著氮化鎵器件成本的下降和可靠性的提高，氮化鎵器件具有的高頻開關(guān)性能和低導(dǎo)通阻抗成為下一代電源適配器的關(guān)鍵技術(shù)。同時氮化鎵器件還具有低寄生電容的特點。在高頻開關(guān)的應(yīng)用場景中，驅(qū)動電路環(huán)路中的寄生電感會形成高頻振鈴從而降低了器件的可靠性，同時加劇系統(tǒng)的電磁干擾問題。

南芯科技專門針對氮化鎵器件所優(yōu)化的差分驅(qū)動技術(shù)，通過適配驅(qū)動電壓可對氮化鎵器件直接進行驅(qū)動。并將氮化鎵功率器件、驅(qū)動和控制器高度集成與整合，利用合封將電路板上的連接導(dǎo)線，整合到封裝內(nèi)部，降低寄生參數(shù)對開關(guān)的影響。這項技術(shù)即精簡了外圍驅(qū)動電路設(shè)計，同時也提升了產(chǎn)品的可靠性并節(jié)約成本，能最大程度發(fā)揮出氮化鎵器件的優(yōu)勢。

同時，中大功率市場能耗需求進一步提升，不同廠家推出多種基于第三代半導(dǎo)體氮化鎵和碳化硅的新型半橋軟開關(guān)拓撲，應(yīng)對大功率的應(yīng)用。

2021年，南芯科技作為國內(nèi)首家推出GaN直驅(qū)IC方案的公司，重磅推出GaN直驅(qū)方案SC302x系列并成功量產(chǎn)。

2022年，南芯首次推出All GaN解決方案，成為國內(nèi)首家量產(chǎn)GaN Combo的公司，推出高度集成SC305x系列方案。

2023年，南芯再次突破，推出國內(nèi)首家原副邊全集成方案POWERQUARK系列，整合5大技術(shù)，實現(xiàn)5種功能，超越95%轉(zhuǎn)換效率，給設(shè)計者和用戶帶來了前所未有的極致體驗。

據(jù)相關(guān)媒體評價：通過對南芯該款參考設(shè)計的解析發(fā)現(xiàn)，整個參考設(shè)計只采用了一顆芯片就實現(xiàn)了傳統(tǒng)充電器中多顆器件才能實現(xiàn)的功能。在實際測試中該款參考設(shè)計的轉(zhuǎn)換效率、待機功耗和兼容性都有很不錯的表現(xiàn)。南芯POWERQUARK系列芯片遙遙領(lǐng)先于同類產(chǎn)品，在集成度，可靠性，協(xié)議支持等多個方面均具有優(yōu)勢。

南芯POWERQUARK系列產(chǎn)品具有業(yè)界領(lǐng)先的超高集成度、超高效率及極致的安全性能，支持多種格式的通信協(xié)議，并可實現(xiàn)超高整機功率密度，相比上代方案最多可減小 30%，必將在快充行業(yè)引起巨大震動，掀起快充技術(shù)變革，引領(lǐng)新的快充世代。

結(jié) 語? ?

南芯科技，是業(yè)界為數(shù)不多具有完整的AC/DC解決方案的公司。ACDC產(chǎn)品線產(chǎn)品類型豐富，功率段覆蓋18W到200W以上；拓撲上，包括flyback原邊控制器，副邊同步整流，PFC等產(chǎn)品；擁有特色的GaN差分直驅(qū)技術(shù)及GaN集成技術(shù)，可顯著提高ACDC產(chǎn)品的功率密度，降低方案體積。

總的來說，AC/DC轉(zhuǎn)換器的發(fā)展依托于拓撲控制的創(chuàng)新，器件的優(yōu)化，等多學(xué)科的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步，未來AC/DC轉(zhuǎn)換器必將往更加智能化，小型化，和高效化的方向發(fā)展。

審核編輯：湯梓紅