AC-DC发展史概览

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。这一转换过程通常通过使用AC/DC转换器来实现。在日常生活中，我们常见的电子设备（如手机、电脑等）通常需要使用直流电来供电。然而，电力供应系统中的电能通常是以交流形式提供的，例如，家庭中的电源插座提供的是交流电。因此，为了使交流电能够满足电子设备的直流电需求，就需要进行AC/DC转换。

AC/DC转换在各个领域都有广泛应用，从家庭电子设备到工业控制系统都需要进行这种转换。通过AC/DC转换，我们能够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发展史概览

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

最初的AC/DC转换器，主要是线性稳压器方案。

最初的AC/DC转换，功率都比较小，和DC/DC一样，都是线性稳压器的直接降压方式。这种方式方案功能简单，但功率小，效率低，发热大，无法实现大功率小体积的需求。但其有纹波小，性能好的特性，依然被用于一些特定高性能的场景。

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。

同时伴随着模拟IC技术的发展，采用Bipolar工艺的PWM控制器问世，最典型的为Unitrode公司推出的电流模PWM控制器UC3842，采用PWM IC配合着高压平面MOSFET的Flyback电源性能、可靠性更优，逐渐替代传统方案。中大功率方案仍然以硬开关的正激、半桥、全桥等电路为主流方案；方案至今在一些对可靠性要求高的工业类、航空类产品中仍然采用。

第三阶段

2000年之后，QR准谐振反激技术成熟，超节高压MOS替代传统高压MOS。

降低开关损耗，提高效率，成为小功率AC-DC的主流控制方案；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。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代表，它可在更高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。同时氮化镓器件还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。

南芯科技专门针对氮化镓器件所优化的差分驱动技术，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。这项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，中大功率市场能耗需求进一步提升，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，应对大功率的应用。

2021年，南芯科技作为国内首家推出GaN直驱IC方案的公司，重磅推出GaN直驱方案SC302x系列并成功量产。

2022年，南芯首次推出All GaN解决方案，成为国内首家量产GaN Combo的公司，推出高度集成SC305x系列方案。

2023年，南芯再次突破，推出国内首家原副边全集成方案POWERQUARK系列，整合5大技术，实现5种功能，超越95%转换效率，给设计者和用户带来了前所未有的极致体验。

据相关媒体评价：通过对南芯该款参考设计的解析发现，整个参考设计只采用了一颗芯片就实现了传统充电器中多颗器件才能实现的功能。在实际测试中该款参考设计的转换效率、待机功耗和兼容性都有很不错的表现。南芯POWERQUARK系列芯片遥遥领先于同类产品，在集成度，可靠性，协议支持等多个方面均具有优势。

南芯POWERQUARK系列产品具有业界领先的超高集成度、超高效率及极致的安全性能，支持多种格式的通信协议，并可实现超高整机功率密度，相比上代方案最多可减小 30%，必将在快充行业引起巨大震动，掀起快充技术变革，引领新的快充世代。

结 语   

南芯科技，是业界为数不多具有完整的AC/DC解决方案的公司。ACDC产品线产品类型丰富，功率段覆盖18W到200W以上；拓扑上，包括flyback原边控制器，副边同步整流，PFC等产品；拥有特色的GaN差分直驱技术及GaN集成技术，可显著提高ACDC产品的功率密度，降低方案体积。

总的来说，AC/DC转换器的发展依托于拓扑控制的创新，器件的优化，等多学科的发展。随着技术的不断进步，未来AC/DC转换器必将往更加智能化，小型化，和高效化的方向发展。

审核编辑：汤梓红