功率转换的发展趋势是绿色化。政府及各机构逐年不断推出越来越严格的规范，人们也开始意识到节能的巨大意义。为了节能，提高功率转换效率成为现代电源的一个重要课题。电脑产业拯救气候行动计划（Climate Savers Computing Initiative）就是一个好例子，该计划倡议逐步提高服务器电源和台式 PC 机电源的效率[1]。在这一领域，关于如何通过改进数字控制环路等技术、利用更好的元件和创新封装，或优化热管理来提高效率已有许多讨论[2]-[3]。数字控制虽然在提高效率和动态响应方面前景大好，但目前尚处于起步阶段，成本效益还不够好。预计效率提高主要还是通过数字控制器间通信等数字功率管理技术在总体系统级别上实现。
现在已出现了不少软开关技术，通过降低电源开关转换期间的功耗来获得更高的效率。例如，LLC 谐振拓扑目前是平板 TV 电源、电信电源乃至高端游戏机电源的主流拓扑结构。在开关模式电源的次级端，同步整流器成为提高效率和功率密度的基本构建模块。它取代传统整流器，能提供更高的效率。当 MOSFET 的导通阻抗和漏极电流之乘积小于二极管正向电压降时，功耗可被降低。而这在从高端服务器到笔记本电脑适配器的各种应用中非常流行。
这种同步整流器甚至还用于从不会被视为“高端”应用的台式机电源中。这些应用常常被称为“银盒子”应用，因为其外壳由镀银的钢材料构成，对它们而言，成本意味着一切。不过，在 80 PLUS 规范出台之后，情况开始改变。该规范规定，在 20%、50%、100% 的负载条件下，电源转换效率需达到 80% 以上。同步整流器却不在考虑之列，因为它虽然可提高效率，但成本也随之增加。如今，这一规范正在向更高的级别发展。根据新的 85 PLUS 或更高级别规范，要让开关模式电源满足这一目标效率水平，同时需要软开关拓扑和同步整流器。这个严格的规范还要求银盒子设计必须改为采用 12V 单输出本地 DC-DC 转换器，实现 5V 和 3.3V 的输出。
新产品必须满足高水平的效率要求。利用创新器件，设计人员可以回头使用较为简单的传统硬开关拓扑。最近，碳化硅（SiC）作为新的功率半导体产品材料备受瞩目。它在提高击穿电压和最大结温方面非常有用。现在已出现基于 SiC 的商用肖特基二极管。通过运用 SiC 肖特基二极管，开关模式电源设计人员能够提高好几个百分点的效率，同时大大减少所需元件数目。目前，有许多研究项目都致力于把 SiC JFET 甚至 SiC MOSFET 引入到实际应用中。SiC 器件的缺点之一是成本较高，可幸这种价格差距正在迅速缩小。创新硅器件还能够提高功率转换效率。高压器件领域的一个典型例子是场截止（Field-Stop）IGBT和电荷补偿MOSFET。场截止 IGBT 可在导通状态下降低开关上的电压降 VCE(sat)，非常适合于电机驱动和感应加热等应用。场截止 IGBT 的更快速开关版也即将推出。利用电荷补偿理论的深沟道填充 MOSFET 具有超低导通阻抗 RDS(on) 和极快的开关速度。它们的 RDS(on) 不到标准功率 MOSFET 的四分之一。这几乎是理想的开关，可大幅提高电源的效率。图 1 所示为高压功率 MOSFET 的 RDS(on)演变趋势。对于给定的 RDS(on)值，相同面积上可集成更多的有源单元，芯片尺寸得以减小，这意味着器件的成本效益更高。它的寄生输入电容也要小得多。这一点对高效开关电源而言相当重要，因为按照新的效率规范，轻载效率更具优先权。
新封装技术的发展通常都与元件的集成度有关，而分立式功率半导体的封装则主要关注成本的降低。把多个元件集成在单一封装中可减小板空间、降低元件数目、加快上市速度、提供更高的可靠性，并增强性能。这些优势都有利于系统总体成本的降低[4]-[5]。这种集成解决方案还有助于减少寄生元件，这些寄生元件在高频开关转换期间可能引发问题。
由于被测的元件数目较少，制造人员可在生产期间筛选所有有缺陷的部分，故电源设计人员能够为系统提供更可靠的器件。模块产品的出货和质量记录也显示系统级的故障率降低。由于多个电源元件紧密集成在单个封装中，热性能成为这一集成解决方案的另一个重要考虑事项。通过选择最优化功率器件、基板材料和尺寸，以及内部布局，便可解决这一问题。图 2 所示为两个不同内部设计的热仿真结果。对芯片粘贴工艺稍作改变就可以提高热性能。由于热特性参数受应用环境的影响，根据目标条件来验证热性能便十分重要。这种分析也有助于找到最优化的散热器和安装条件。
此外，基板材料和内部布局对 EMI 也至关重要。EMI 对嵌入式控制器有极大的影响。在电源器件开关转换期间，基板的寄生电容上感应位移电流。这个感应电流会干扰控制器的灵敏信号。目前在这一方面已有好几种商用技术，比如endmill、低介电常数材料，或 FR4 在 IMS 上的层压。
领先的功率半导体供应商已面向市场推出了众多技术和集成解决方案。这些产品广泛用于平板显示屏、电源和白色家电的运动控制，甚至用于汽车产品中。例如，在电源方面有 FPP06R001 等新电源模块。该器件包含了两个低 RDS(on) 沟道 MOSFET 和大电流栅极驱动器，并针对同步整流应用进行了优化。它的封装阻抗远低于标准分立式封装。由于总体导通阻抗减小，演示板测试结果显示该器件可以提高 1% 的效率，这些创新电源半导体器件能够减轻设计人员的负担，提高系统效率。

参考文献
[1] http://www.climatesaverscomputing.org
[2] 服务器电源–提升效率的机会和政策发展，数字功率论坛 2007
[3] 电脑/电信应用中电源的技术推动力量和发展趋势，Milan M. Jovanovic，应用电源电子研讨会 2006
[4] 电源电子系统的未来集成方案，F. C. Lee，应用电源电子研讨会 2004
[5] 系统的实际成本是多少？Alfred Hesener，电源系统设计，欧洲，2007年6月