电源“走”到临界点：MPS 用一套AC/DC方案打开未来

作者：毛烁

在电子工程圈，有一个常被提及的“隐性共识”：电源是产品的瓶颈。

无论是手机、笔记本、电视，还是工控与IoT设备，用户并不会直接谈论电源，但他们的体验却与电源性能息息相关。充电速度够不够快？适配器能不能小一点？待机功耗能不能更低？这些问题的背后，最终都落在电源架构上。

进入2025年，电源产业迎来新的临界点：标准更严苛，需求更苛刻，成本更紧张。对于工程师而言，继续依赖十多年前的QR flyback已经难以为继。于是，GaN与集成化方案则开始成为新的必然选择。

MPS在9月发布的ACDC创新方案，正是在这一背景下推出的。这一次，MPXG2100（NovoOne 系列）与MPG44100，构成了面向20W～200W区间的“双子星组合”，以高的效率、更小的体积、更低的功耗，来回应这场转型。

电源设计的“三重枷锁”：法规、需求与现实的博弈

能源效率标准始终是驱动电源技术革新的“指挥棒”。近年来，中国、欧美等主要市场相继收紧了能效门槛，为行业划定了红线。在中国新国标GB20943-2025中，要求20V/45W的典型档位，平均效率必须达到91.1%；待机功耗被严格限制在50mW以下；轻载效率也被首次纳入考核。

如果说政策层面是“推手”，那么消费者的使用习惯则是市场需求的“拉力”。前几年，一个65W的快充头有“烟盒”大小；而今，用户期望一个140W的笔记本适配器能做到“卡片尺寸”，轻松放入口袋随身携带。

这种对极致便携性的追求，给工程师带来了连锁挑战：要想缩小变压器等磁性元件的体积，唯一的途径就是大幅提高开关频率；但体积减半而功率翻倍，导致热量高度集中，热管理难度呈指数级上升。

同时，开关频率的飙升不可避免地会带来更强的电磁干扰，需要更复杂、更精密的滤波电路来抑制。在这一系列高压要求下，依赖传统硅基MOSFET的架构已“力不从心”，以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体，已从“可选项”变为突破瓶颈的必然选择。

除了外部压力，电源设计本身也面临着一个结构性的矛盾，尤其体现在行业最核心的功率区间。在20W以下的低功率段，简单的反激架构凭借其成本优势依然适用；在300W以上的高功率段，LLC等谐振拓扑技术成熟，地位稳固。

然而，在75W至240W之间，恰恰形成了一个“技术真空地带”。反激架构在功率上探至百瓦以上时，效率和散热问题便会凸显；而LLC架构虽然高效，但其对宽电压范围输出的适应性较差，难以满足现代消费电子的动态需求。

而更尴尬的是，手机快充、平板电脑、笔记本、显示器等主流产品几乎全部集中在这个“真空地带”。如何在此区间内，找到兼顾效率、体积与成本的最优解，是所有厂商都必须直面的核心难题。

技术理想也要回归工程的现实问题——成本。电源行业利润微薄的现实，决定了任何以牺牲成本为代价的性能提升都难以大规模落地。传统如增加光耦、分立的同步整流控制器、辅助绕组或缓冲电路优化思路，虽然能在一定程度上提升性能，但也会直接导致BOM膨胀、PCB布板面积紧张、生产良率下降，这一系列负面效应最终都会在成本核算环节被无情否决。

当下,电源工程师正站在关键的十字路口，呼唤着能够打破这三重枷锁的、真正具有集成与创新思维的系统级解决方案。

MPXG2100与MPG44100“双子星”组合

面对这一挑战，MPS推出了MPXG2100与MPG44100。

在核心器件升级上，MPXG2100主开关采用700V GaN FET，具备更快的开关速度和更低的能耗。

在拓扑创新方面，其引入了自适应零电压开关（ZVS）技术。通过副边同步信号与主边谷值检测的协同配合，使开关始终在接近零电压时导通，大幅降低开关损耗。与传统QR 方案相比，整体效率提升可达1%～2%。

在集成度上，MPXG2100内部集成了同步整流（SR）控制器、100V SR MOSFET、隔离反馈电路（无需光耦）、X-cap 放电电路等，实现了“一颗芯片，全面整合”。

当然，效果也十分显著。在MPS提供的140W 参考设计中，与传统“PFC+QR”方案相比，采用“双子星”组合（MPXG2100 + MPG44100）后，外部元件数量减少超过25 个，PCB 布板面积缩小约 20%。更重要的是，空载功耗被轻松压缩至 20mW 级别，远低于新国标 50mW 的严苛要求。

另一方面，在功率超过100W的电源中，功率因数校正（PFC）是绕不开的环节。但传统 PFC 电路往往体积庞大、发热严重。MPS 推出的 MPG44100，采用无桥图腾柱（TP-PFC）架构，并将700V GaN HEMT与PFC控制器集成在7×7mm的QFN 封装中。与此同时，还引入 无损电流采样技术，彻底去掉了大电流采样电阻，进一步降低损耗与体积。

当 MPG44100 与 MPXG2100 搭配使用时，在 140W 参考设计中展现出亮眼表现非常亮眼：

1.在 90Vac输入下，满载效率超过93%；

2.在 230Vac 输入下，满载效率超过95%；

3.整机效率整体提升约2%，同时电解电容的用量减少25%。

这使得原本笨重的PFC电路，化身为一个紧凑的集成模块。对于百瓦级的笔记本适配器、显示器电源等应用场景而言，MPG44100几乎就是一剂“减负”良方。

效率、成本与未来路径

“双子星”的意义不仅在于指标突破，更在于电源的效率、成本与架构的演进。具体而言：

第一是“GaN+ ZVS”的“黄金组合”。在电源领域，效率每提升1%，都意味着巨大的工程突破。MPXG2100的自适应ZVS，使开关损耗几乎消失，而GaN的高速特性进一步放大了这种效果。这不仅提升了满载效率，还让磁性元件可以做得更小。因为在高频下损耗可控，变压器、磁芯、电感都可以缩小尺寸，从而实现更高功率密度。

第二是功耗轻松应对标准。过去，工程师最头疼的是待机功耗。光耦和辅助绕组让传统反激在轻载时效率低下，很难把功耗压到50mW 以下。MPXG2100 的集成方案，轻松做到了 20mW 级别，不仅满足标准，甚至为未来的更严法规预留了空间。

第三是BOM优化的直接红利。MPS在140W 参考设计中的统计显示，单是减少的器件数量就超过25 个。对于量产千万级的适配器来说，这意味着巨大的成本优势。同时，器件减少也让 PCB 更紧凑，良率更高，测试和验证工作量更小。

第四是降低学习成本。很多工程师对GaN与ZVS望而却步，担心调试复杂、风险高。MPS 的方案把关键电路集成到芯片内部，让调试门槛显著降低。这相当于把“黑科技”变成“标准件”，加速了整个行业的普及。

第五是集成化趋势。从更宏观的角度看，MPS的双子星方案折射出一个产业趋势：电源设计正在从“分立拼装”走向“系统级芯片”。过去设计师要拼凑控制器、功率管、光耦和 SR 驱动，而未来，这些都可能被一颗芯片整合。

写在最后：新的分水岭

AC/DC电源产业正站在一个分水岭。标准收紧、用户需求、成本压力，把传统QR架构推到了尽头。MPS的MPXG2100与MPG44100，用一套高度集成的方案，为行业打开了新的路径。

这场转变，也许会像十年前快充的普及一样，成为行业的分水岭。对工程师而言，这是新的学习曲线；对厂商而言，这是新的竞争窗口；对整个电源产业而言，这是一次创新突围。