外接電源變壓器和充電器：市場趨勢和預測概述
作者 : Sonu Daryanani
本文介紹了電源變壓器市場趨勢和預測，包括USB、無線和氮化鎵(GaN)的充電器。
隨著世界變得越來越數位化，人們對行動設備如智慧型手機、筆記型電腦、大眾傳播工具和平板電腦、桌上型電腦、可穿戴設備、機上盒、家電等的需求正在穩步增長。隨著發展中經濟體的年輕人開始使用智慧音箱、數碼相機、掌上遊戲機等娛樂設備，這些設備也變得越來越受歡迎。所有這些設備都依賴於電源變壓器和充電器，它們將輸入的交流電源的電壓轉換為可驅動負載設備的穩壓輸出。
收入預測和成長動力
根據Wired and Wireless Technologies (WAWT)的《2022年全球外接電源變壓器和充電器市場》報告，這些產品的市場總收入在2021年約為90億美元。2021年約7%的年收入成長更多的是來自平均銷售價格(ASP)的成長，而不是新冠肺炎疫情大流行後需求的反彈所驅動。新冠肺炎大流行對整體收入產生了不利影響，既有供應限制和封鎖造成的延誤，也有手機需求的下降。
手機和充電器部分繼續主導整個外接電源變壓器和充電器市場，到2021年占收入份額的25%和出貨量份額的32%。但其份額在2020年和2021年都開始出現大幅下降，WAWT預測在2026年之前的預測期內都將持續下降。
其他占收入很大份額的應用包括筆記型電腦、平板顯示器以及家用電器(個人護理和家庭地板護理產品部分)。根據WAWT的研究，成長最快的應用包括無線電源和充電、智慧家居設備、消費級無人機、LED照明、可穿戴設備、智慧揚聲器，以及用於工業和醫療應用的外接變壓器。在這份報告中，預測收入下降最快的是掌上遊戲機、家庭視聽(A/V)設備和平板電腦。
WAWT的未來展望預測，到2026年，外接變壓器和充電器市場的總收入將超過110億美元，5年年複合成長率(CAGR)約為3%。在這一總體需求中，手機收入預計將以2.2%的CAGR成長，筆記型電腦收入將以1.25%的CAGR成長。與一般的消費電子設備一樣，高通脹、地緣政治、經濟衰退的擔憂、供需不穩定給這些產品的需求帶來了巨大的下行壓力。
按額定功率分類的外接電源變壓器
從功率等級的細分來看，WAWT的報告突出了以下特點：
在2021年，5W及以下功率段的單位出貨量估計占25%。這一功率等級代表了一些快速成長的應用，例如智慧揚聲器、可穿戴設備和智慧家居設備，因此預測在該報告所涵蓋的5年期間會有強勁成長。
10-14.9W類別預計將成為2021年最大的功率等級部分，出貨份額為35%。從2021年到2026年，該細分市場預計將以4%的CAGR成長，其中包括手機等產品。
15-29.9W功率等級的單位出貨量份額為10%，預計成長最快。該細分市場包括一些更先進的手機(高端、旗艦機型)、平板電腦等。
在整個預測期內，預計71W及以上的高額定功率部分的單位出貨量份額將保持在5%左右。此類別包括一些高端筆記型電腦、手機和顯示器的快充。在其中一些應用中採用USB Type-C–Power Delivery(PD)協議預計將推動該功率等級的成長(參考以下的說明)。
區域展望
供應方
根據WAWT的報告，亞洲繼續主導著外接電源變壓器和充電器市場，約占全球收入的75%。美洲以15%的份額位居第二，預計CAGR成長幅度最大。歐洲、中東和非洲(EMEA)占其餘收入的10%左右，預計到2026年將會減少。
製造這些電源解決方案的一些最大電源供應商包括台達電子、光寶科技、群光電源、雅達電子、天寶國際等。
需求方
從地域上看，北美將繼續擁有這些產品的最大銷售收入比例，調查顯示超過80%的美國人口使用智慧型手機。亞太和歐洲這兩個地區均保持溫和成長。
未來的趨勢
USB C-Power Delivery的廣泛採用：
2021年5月採用的USB 3.1標準擴展和改進了USB-C連接器的供電能力，並在供電(USB PD)方面提供了多項優勢，其中一些優勢如下：
- 如圖1所示，增加了擴展功率範圍(EPR)，可顯著提高更高電壓下的功率傳輸能力，最高可達240W。這種更高的功率將現在使用標準USB-C連接器和特殊電源線供電的設備，範圍擴展到了遊戲本、雷射印表機、LED電視甚至電動滑板車。這些更高的額定功率還能實現快速充電功能。使用20V或更高電壓的B類變壓器在增加功率特性後有了更廣泛的應用範圍。
- 添加了可程式設計和可調節的電壓/功率設置，為充電器提供更大的靈活性，使其成為協商電力傳輸協議的一部分，其中電流和電壓可以根據要求進行調整，從而增加一層安全性，尤其是在快速充電應用中.
- 來源設備和接收設備是可互換的，即顯示器現在可以為筆記型電腦供電。
- 該協議向下相容，即<100W的功率仍然可以通過標準USB電纜傳輸。
- EPR交付的USB-C連接器是對稱的，比A型連接器更易於使用。
- USB-IF(USB開發者論壇)發佈了他們最新的USB資料傳輸規範USB4™。它基於Thunderbolt 3.0協議，將通過USB-C連接器/電纜運行，允許高達40GBps的資料傳輸速率。這將使USB-C成為許多應用中資料和電源的通用連接器。
根據WAWT資料，USB PD在廣泛的消費和汽車設備中得到了強勁的成長和採用。該技術還推動了可攜式多用途、多設備、通用外接變壓器(45W-240W範圍)的發展，這些變壓器可用於為手機、平板電腦、筆記型電腦和其他消費及醫療設備充電。
歐盟(EU)議會批准了一項措施，強制所有在歐盟銷售的手機、平板電腦、相機、可攜式揚聲器、無線耳機和其他消費電子產品配備USB-C充電埠。目標是使充電器標準化，並允許在許多設備上更多地重複使用充電器，減少不必要的充電器購買和減少電子垃圾。更多的電子設備的領先企業有一個補充的趨勢，如蘋果、三星、小米在其產品包裝中省去了電纜和充電器。
圖1：USB 3.1供電協議規範的總結。
快充：
如上所述，USB 3.1協議是電池快速充電的推動者。也可以使用專有的協定，例如高通5.0快充手機充電器。這些可以在5分鐘內將4500mAh電池從0%充電到50%的電量。2S電池是雙串聯電池，可以提供兩倍於充電器的電壓並隨後進行拆分。這可以顯著提高充電速度。智慧演算法可確保防止過壓、過流以及較低的電池溫度。
更多地採用氮化鎵技術：
與傳統的矽元件相比，氮化鎵的功率元件具有許多優勢，這些優勢可轉化為大大改善的功率轉換效率，在給定的空間內具有更高的功率密度，加之由於減少了功率的熱損失而使變壓器溫度更低。一個例子是蘋果公司用於MacBook Pro的140W電源變壓器。圖2取自Yole Développement的《GaN Power 2021》報告，顯示了採用GaN的市場趨勢。包括電源變壓器和充電器在內的消費應用領域，預計在2020年至2026年的6年期間，CAGR為69%。
圖2：Yole Development預測GaN功率元件市場趨勢。 (來源：《GaN Power 2021》報告)
無線充電：
繼蘋果公司於2017年為其iPhone採用無線充電技術，以及三星推出以無線充電為基本選項的Galaxy S6和S8 edge智慧型手機之後，這項技術的廣泛採用對傳統的電源變壓器和充電線行業是一個巨大的顛覆。根據WAWT的無線電源情報部門，預計到2021年底，支持無線電源接收器的設備出貨量為6.02億台。
其中，智慧型手機的份額最大，其次是電動牙刷和智能手錶。預計這項技術的採用將在更廣泛的應用中成長，從消費到醫療、工業、機器人、零售以及汽車和其他應用。無線充電的功率等級涵蓋從<5W(可穿戴設備)、15W(智慧型手機)、60W(筆記型電腦)、2kW(小型無繩廚房電器)到功率更高的11kW/22kW(電動車)應用市場。基於WAWT的無線電源情報部門，預計未來10年無線帶能源發射器累計出貨近80億顆。
本文刊登於EDN China網站
(參考原文：External Power Adapters and Chargers: An overview of market trends and forecasts，By Sonu Daryanani)
從無線連接、更快的處理和運算、網路安全機制、更複雜的虛擬實境(VR)到人工智慧(AI)等技術，都將在未來的每一個嵌入式系統中發揮更關鍵功能。「嵌入式系統設計研討會」將全面涵蓋在電子產業最受熱議的「智慧」、「互連」、「安全」與「運算」等系統之相關硬體和軟體設計。
會中將邀請來自嵌入式設計相關領域的研究人員、代表廠商以及專家，透過專題演講、產品展示與互動交流，從元件、模組到系統，從概念設計到開發工具，深入介紹嵌入式系統設計領域的最新趨勢、創新和關注重點，並深入分享關於嵌入式系統設計的經驗、成果以及遇到的實際挑戰及其解決方案。
加入LINE@，最新消息一手掌握！
