QR准谐振反激技术---超结高压MOS替代传统高压MOS

AC/DC转换在各领域均有广泛应用，从家庭电子设备、工业控制系统、医疗器械系统到汽车系统供电等，通过AC/DC转换将交流电转化为适合各种设备使用的直流电，以满足不同设备对电源的要求。

AC/DC转换是指将交流电(Alternating Current，AC)转换为直流电(Direct Current，DC)的过程，这一转换过程通常需要使用AC/DC转换器来实现，也就是我们常说的充电器/充电头。

AC-DC 发展简史

AC/DC的发展可追溯到上世纪70年代初期，彼时开关电源开始进入大众视野。随着新技术不断发展，AC/DC转换器也不断升级，主要可分为以下几个发展节点：

【第一阶段】初代AC/DC转换器，主要是线性稳压器方案。

初代AC/DC转换器功率较小，都是线性稳压器的直接降压方式。线性稳压器通过消耗多余电压来实现稳定输出电压。当输入电压高于所需输出电压时，线性稳压器会将多余电压以热能形式发散掉，因此也称为“线性”稳压器。此过程使得输出电压几乎不受输入电压变化的影响，从而提供了稳定的电源。这种方式方案功能简单，但功率小、效率低、发热大，无法满足大功率小体积的需求。尤其在输入电压远高于输出电压的情况下效率会更低。这是由于线性稳压器必须消耗多余电压来维持输出电压稳定。因此，输入电压与输出电压之间的差异越大，线性稳压器的效率就越低。

但其有纹波小、性能好等特性，依然被用于一些特定高性能的场景。

目前市面上常见的线性稳压器可根据其工作原理和应用领域分为几种不同类型，有固定正/负向稳压器、可调正向稳压器、低压差稳压器等。

代表产品有：AMS AMS1117 、德州仪器TLV1117、安森美NCP1117、Diodes AP1117、富鸿创芯FH1117等Pin to Pin产品。

【第二阶段】上世纪90年代，开关电源基本完全取代线性稳压器。

开关电源是一种用于将电能从一个电源转换成另一种电压或电流的电源供应方式。其工作原理是通过高频开关器件(通常是晶体管或功率MOSFET)来周期性地切换输入电源电压，然后通过电感、电容等元件来稳压、滤波和调整输出电压。

开关电源通常比线性稳压器更加高效，其能够在输入和输出之间快速切换，减少能量损失，并且，由于高频开关和数字控制，开关电源通常比线性稳压器更加轻便、小巧。

伴随着模拟IC技术的发展，采用Bipolar工艺的PWM控制器问世，最典型产品为电流模PWM控制器UC3842：采用PWM IC配合高压平面MOSFET的Flyback，电源性能、可靠性更优，逐渐替代传统方案。中大功率方案仍以硬开关的正激、半桥、全桥等电路为主流方案，在一些对可靠性要求高的工业类、航空类产品中，方案至今仍被采用。

【第三阶段】2003年后，QR准谐振反激技术，超结高压MOS替代传统高压MOS。

QR准谐振反激技术是一种在电源电路中广泛应用的拓扑结构，可用于实现高效率的电能转换。该技术基于准谐振操作，意味着开关管(通常是MOSFET)在开启时，开关管会在谐振谷底开通从而达到近似零电压开通，大大减小了开关管的开启损耗，从而提高了电源的效率。同时电源的频率可以根据负载需求进行调整，以提高轻载效率。

由于谐振操作和较低的能量损耗，QR技术通常比传统开关电源更高效。这意味着更少的电能转化为热量，因此电源更为节能。同时QR技术在开启时电压变化相对平滑，减少了电源产生的高频噪声，降低了电磁干扰，有助于满足电磁兼容性要求。

降低开关损耗，提高效率，逐渐成为小功率AC-DC的主流控制方案;在中大功率市场， 80PLUS认证标准下的白牌、铜牌、银牌、金牌、铂金、钛金对效率、待机功耗的要求逐步提高，具有软开关特性的变换器开始流行，如谐振变换器、移相全桥等。在该阶段，AC-DC IC产品主要以欧美和台系模拟IC企业为主。

【第四阶段】2010年以来，随着手机快充市场的快速发展，AC-DC电源效率、功率密度均有大幅提升。

市场需求的变化催化AC-DC IC产品技术加速迭代，性能与集成度越来越高，充电功率从最早的5W提升至200W，待机功耗从最初的0.3W提升到现在的75mW，功率密度从0.2W/cc提高到2W/cc。

功率密度的大幅提升离不开第三代半导体的助力，氮化镓是第三代半导体材料的典型代表，它可在更高的频率下运行，且具有更快的开关速度和更低的功耗。2018年前后，随着氮化镓器件成本的下降和可靠性的提高，氮化镓器件具有的高频开关性能和低导通阻抗成为下一代电源适配器的关键技术。但氮化镓器件同时也具有低寄生电容的特点，在高频开关的应用场景中，驱动电路环路中的寄生电感会形成高频振铃从而降低了器件的可靠性，同时加剧系统的电磁干扰问题。

【第五阶段】2015年随着 iPhone支持PD充电协议后，氮化镓快充史世级提升电源功率密度

氮化镓快充控制器广泛国产化，专门针对氮化镓器件所优化的独有差分驱动技术，通过适配驱动电压可对氮化镓器件直接进行驱动，并且将氮化镓功率器件、驱动和控制器高度集成与整合，利用合封将电路板上的连接导线，整合到封装内部，降低寄生参数对开关的影响。这些技术即精简了外围驱动电路设计，同时也提升了产品的可靠性并节约成本，能最大程度发挥出氮化镓器件的优势。同时在中大功率市场，能耗需求也进一步提升，不同厂家推出多种基于第三代半导体氮化镓和碳化硅的新型半桥软开关拓扑，应对大功率应用。

AC-DC 市场前景

根据调研机构统计及预测，全球AC-DC芯片市场在2022年达到311.84亿美元，预计到2029年将达到637.49亿美元，在2023-2029年的预测期内，年复合增长率为8.94%。在全球强调能源效率和减少碳排放的大环境下，AC-DC芯片在节能电源中至关重要。提高效率，减少转换过程中的功率损失成为转换器市场的首要追求。