电源-PCB-压降-通流-电流密度-IRdrop-电热-仿真

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电源设计若是只看电压跌落，不看电流密度会怎么样？

宣布时间：2024-01-24 14:26

高速先天生员--黄刚

各人知道，电源直流设计的理论着实很是的简朴，归根究竟就是欧姆定律，电源芯片给负载供应电流，电流经由传输路径有一定的压降，最终抵达负载端的电压值就是我们吸收芯片关注的效果。

在PCB设计中，从电源芯片出发到负载端吸收，中心能导致电压跌落的因素就是我们的PCB设计链路，包括了铜皮，过孔，走线等路径。作为PCB的主要导电质料，铜自己就是一个具有特定电阻率的导体，因此有电流经由时就会爆发压降，从而使最终抵达负载端的电压降低。

许多人着实都是这样以为，只要关注链路上的压降情形，再看看抵达负载端的电压跌落水平是否知足芯片的吸收要求，例如5%，若是知足就没问题了。

下面我们用一块简朴的铜皮来剖析这种情形。在这块简朴的铜皮上，左边境说为电源的输出端，右边境说为负载端。

假设电源输出电压为1V，输出电流为2.5A，负载端允许的压降为3%。

那么做一个简朴的压降仿真就可以知道，电压在负载端吸收的时间压降究竟能不可知足要求，仿真效果是这样的。

很简朴是吧，这块铜皮在传输电流的时间会爆发压降，因此从左边的电源输出端到右边的负载吸收端压降逐步降低，最终抵达负载端时电源为0.972V，还行，知足3%的压降。

是的，许多刚入行的工程师们简直就是只关注负载端的压降，压降知足要求就完事了。那么听高速先生的言下之意，尚有其他的指标要去关注咯？岂非你们没发明，在欧姆定律中电阻表征为链路中的铜皮过孔走线这些工具，电压我们关注了链路和最终负载端的值，那电流呢？虽然高速先生说的不是只是关注上面写着的2.5A电流，而是和电压在铜皮上的漫衍一样，我们也需要去关注下电流在上面的漫衍，给它一个专业名词，叫电流密度漫衍。

照旧上面谁人case，这块铜皮的电撒播输历程中的电流密度图是这样的：

或许是27A/mm2的样子，有履历的同事都知道这个值是不大的。那问题来了，为什么我们要关注电流密度呢？这就是这篇文章的焦点内容了。除了欧姆电流外，我们就需要知道另外一个定律，叫焦耳定律。简朴来说就是电流不但会导致压降，同样在电流密度大的地方还会爆发热量，也就是说电流密度还会影响到PCB的温度！

既然知道了电流密度会引起温度的上升，那若是有条件的话，我们的仿真着实就需要举行电热的仿真了�Ｕ站梢哉饪橥だ淳傩械缛确抡�，在同样1V输出，2.5A电流的情形下，我们来看看这块铜皮的温度有没有转变哈。值得注重的是，不做电热仿真和这里做电热仿真的初始温度，设定的室温都是25度，也就是说电热仿真会在25度的基础上举行。

可以看到，同样的电流条件下，电热仿真获得的铜皮温度或许会上升到38度左右。