我的總結是：一個是高壓大電流
，一個是低壓大電流。

 

 

時間退回十年或者二十年之前，那個時代不是沒有大電流的電源設計
，而是絕大多數大電流的單板，都是電源板或者背板。普通的功能板或者板卡類單板
，由於芯片工作的IO電壓大多是3.3V
，5V
，電流通常也不會太大，大多在10A以下，常見的就是幾安培。而電源板或者背板
，電流大的同時
，電壓也比較高，12V，36V，48V以上。所以我總結為高壓大電流的設計挑戰。

 

應(ying)對(dui)高(gao)壓(ya)，我(wo)們(men)要(yao)關(guan)注(zhu)安(an)規(gui)
，注(zhu)意(yi)各(ge)種(zhong)安(an)全(quan)距(ju)離(li)，包(bao)括(kuo)空(kong)氣(qi)間(jian)隙(xi)
，爬(pa)電(dian)距(ju)離(li)等(deng)。關(guan)心(xin)阻(zu)燃(ran)
，絕(jue)緣(yuan)等(deng)安(an)全(quan)相(xiang)關(guan)的(de)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。這(zhe)是(shi)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)很(hen)大(da)的(de)範(fan)疇(chou)

，在(zai)這(zhe)裏(li)就(jiu)不(bu)一(yi)一(yi)贅(zhui)述(shu)了(le)
，大(da)家(jia)關(guan)心(xin)的(de)可(ke)以(yi)找(zhao)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao)看(kan)看(kan)，一(yi)博(bo)科(ke)技(ji)也(ye)有(you)相(xiang)關(guan)的(de)專(zhuan)家(jia)負(fu)責(ze)安(an)規(gui)的(de)設(she)計(ji)。  

這類PCB設計
，也會有大電流，幾十安培或者上百安培。但是這種板子有另外一個特點，就是上麵基本不會出現功能電路
，也就是說你的CPU，DDR顆粒，大規模的FPGA等，這些電路你不會放在電源板上去實現。電源板就是電源板，上麵都是實現電源功能的元件
，大的電感，電容，電阻，二極管……一個字總結，就是元件都很“大”。

 

這類設計應對大電流的設計挑戰，解決方法也是簡單粗暴的。盡量粗的走線，盡量寬的銅箔，如果還不能滿足，那就厚銅，2oz不行就4oz
，再不行就6oz
，10oz，甚至12oz。我們在各研討會都有展示的一款厚銅板，就是12oz的銅箔厚度設計。小小一塊板子，顯得非常厚重
，我們的工藝專家東哥的介紹就是：居家旅行，防身必備 ^-^

 

而傳統的設計規則應對這類電源板的大電流

，也是簡單粗暴的過設計。所以大家心目中的載流答案經常是非常保守的
，比如1安培電流

，大約需要40mil的線寬
；而一個10~12mil的過孔，隻能承載0.5安培的電流，我甚至聽到有人回答說12mil的過孔承載0.2安培電流。我當時就在想

，如果你的設計是20安培電流，那你需要打多少過孔呢？

 

所以我們來到電源設計的另一個挑戰……

 

 

其實高壓低壓
，並不是這兩類問題的主要分界點。我真正想說的主要區別是，現在傳統的功能電路，也就是我們設計的CPU，DSP
，大規模的FPGA，Core電流經常就有幾十安培，IO電源的電流也變得越來越大。電源設計的趨勢如下圖所示：

這時候的大電流，已經不可能使用厚銅板了，因為畢竟板上還有大量的信號線，線寬隻有幾mil。而銅皮的麵積，有時候限於“層”資源以及大量的密集過孔，有限的銅皮麵積也很難無限加大。

 

如下圖的設計，密集的過孔，有限的板子麵積以及層數，我們如何應對大電流設計的挑戰呢？我們如何計算必須的載流通道（包括銅皮寬度及過孔數量）呢
？

而低電壓
，也會帶來另外設計難點。如上一篇文章說的
，電流越大，一般來說對應的△I也就可能越大，一定的電感下，感應出的△V也就越大。而較低的電壓

，本身設計的裕量就小


，設計的難度就變得更大。

 

如下圖所示，DC和AC的問題，一起構成了電源設計的問題。

一個電源，要滿足5%的設計裕量，是必須AC和DC一起考慮的。