功率轉換的發展趨勢是綠色化。政府及各機構逐年不斷推出越來越嚴格的規范，人們也開始意識到節能的巨大意義。為了節能，提高功率轉換效率成為現代電源的一個重要課題。電腦產業拯救氣候行動計劃 (Climate Savers Computing Initiative) 就是一個好例子，該計劃倡議逐步提高服務器電源和臺式 PC 機電源的效率。在這一領域，關于如何通過改進數字控制環路等技術、利用更好的元件和創新封裝，或優化熱管理來提高效率已有許多討論。數字控制雖然在提高效率和動態響應方面前景大好，但目前尚處于起步階段，成本效益還不夠好。預計效率提高主要還是通過數字控制器間通信等數字功率管理技術在總體系統級別上實現。

現在已出現了不少軟開關技術，通過降低電源開關轉換期間的功耗來獲得更高的效率。例如，LLC 諧振拓撲目前是平板 TV 電源、電信電源乃至高端游戲機電源的主流拓撲結構。在開關模式電源的次級端，同步整流器成為提高效率和功率密度的基本構建模塊。它取代傳統整流器，能提供更高的效率。當 MOSFET 的導通阻抗和漏極電流之乘積小于二極管正向電壓降時，功耗可被降低。而這在從高端服務器到筆記本電腦適配器的各種應用中非常流行。

這種同步整流器甚至還用于從不會被視為“高端”應用的臺式機電源中。這些應用常常被稱為“銀盒子”應用，因為其外殼由鍍銀的鋼材料構成，對它們而言，成本意味著一切。不過，在 80 PLUS 規范出臺之后，情況開始改變。該規范規定，在 20%、50%、100% 的負載條件下，電源轉換效率需達到 80% 以上。同步整流器卻不在考慮之列，因為它雖然可提高效率，但成本也隨之增加。如今，這一規范正在向更高的級別發展。根據新的 85 PLUS 或更高級別規范，要讓開關模式電源滿足這一目標效率水平，同時需要軟開關拓撲和同步整流器。這個嚴格的規范還要求銀盒子設計必須改為采用 12V 單輸出本地 DC-DC 轉換器，實現 5V 和 3.3V 的輸出。

新產品必須滿足高水平的效率要求。利用創新器件，設計人員可以回頭使用較為簡單的傳統硬開關拓撲。較近，碳化硅 (SiC) 作為新的功率半導體產品材料備受矚目。它在提高擊穿電壓和較大結溫方面非常有用。現在已出現基于 SiC 的商用肖特基二極管。通過運用 SiC 肖特基二極管，開關模式電源設計人員能夠提高好幾個百分點的效率，同時大大減少所需元件數目。目前，有許多研究項目都致力于把 SiC JFET 甚至 SiC MOSFET 引入到實際應用中。SiC 器件的缺點之一是成本較高，可幸這種價格差距正在迅速縮小。創新硅器件還能夠提高功率轉換效率。高壓器件領域的一個典型例子是場截止 (Field-Stop) IGBT和電荷補償MOSFET。場截止 IGBT 可在導通狀態下降低開關上的電壓降 VCE(sat)，非常適合于電機驅動和感應加熱等應用。場截止 IGBT 的更快速開關版也即將推出。利用電荷補償理論的深溝道填充 MOSFET 具有超低導通阻抗 RDS(on) 和極快的開關速度。它們的 RDS(on) 不到標準功率 MOSFET 的四分之一。這幾乎是理想的開關，可大幅提高電源的效率。圖 1 所示為高壓功率 MOSFET 的 RDS(on)演變趨勢。對于給定的 RDS(on) 值，相同面積上可集成更多的有源單元，芯片尺寸得以減小，這意味著器件的成本效益更高。它的寄生輸入電容也要小得多。這一點對高效開關電源而言相當重要，因為按照新的效率規范，輕載效率更具優先權。

圖 1. 高壓功率 MOSFET 的 RDS(on) 演變趨勢

新封裝技術的發展通常都與元件的集成度有關，而分立式功率半導體的封裝則主要關注成本的降低。把多個元件集成在單一封裝中可減小板空間、降低元件數目、加快上市速度、提供更高的可靠性，并增強性能。這些優勢都有利于系統總體成本的降低。這種集成解決方案還有助于減少寄生元件，這些寄生元件在高頻開關轉換期間可能引發問題。

由于被測的元件數目較少，制造人員可在生產期間篩選所有有缺陷的部分，故電源設計人員能夠為系統提供更可靠的器件。模塊產品的出貨和質量記錄也顯示系統級的故障率降低。由于多個電源元件緊密集成在單個封裝中，熱性能成為這一集成解決方案的另一個重要考慮事項。通過選擇較優化功率器件、基板材料和尺寸，以及內部布局，便可解決這一問題。圖 2 所示為兩個不同內部設計的熱仿真結果。對芯片粘貼工藝稍作改變就可以提高熱性能。由于熱特性參數受應用環境的影響，根據目標條件來驗證熱性能便十分重要。這種分析也有助于找到較優化的散熱器和安裝條件。

圖 2. 不同設計的熱特性分析

此外，基板材料和內部布局對 EMI 也至關重要。EMI 對嵌入式控制器有極大的影響。在電源器件開關轉換期間，基板的寄生電容上感應位移電流。這個感應電流會干擾控制器的靈敏信號。目前在這一方面已有好幾種商用技術，比如endmill、低介電常數材料，或 FR4 在 IMS 上的層壓。

領先的功率半導體供應商已面向市場推出了眾多技術和集成解決方案。這些產品廣泛用于平板顯示屏、電源和白色家電的運動控制，甚至用于汽車產品中。例如，在電源方面有 FPP06R001 等新電源模塊。該器件包含了兩個低 RDS(on) 溝道 MOSFET 和大電流柵極驅動器，并針對同步整流應用進行了優化。它的封裝阻抗遠低于標準分立式封裝。由于總體導通阻抗減小，演示板測試結果顯示該器件可以提高 1% 的效率，這些創新電源半導體器件能夠減輕設計人員的負擔，提高系統效率。