答题|电源设计如果只看电压跌落，不看电流密度会怎么样？

感谢各位网友的精彩评论，以下是高速先生的一些观点：

1，这篇文章其实想表达的就是电流密度会引起PCB铜皮的发热，然后发热之后反过来又会导致压降的加剧，在电和热之间不断的迭代，最终达到平衡的状态，也就是板子最终的温度了；

2，另外想给大家灌输的观点是，除了要关心开阔平面的电流密度之外，更应该关心的是PCB上瓶颈位置处的电流密度，因为这些地方的电流密度会很大，然后对发热的贡献率也是最高的；

3，那么大家就能想到PCB上常见的通流瓶颈处了，例如BGA区域，连接器位置或中间平面很多过孔打断的比较零散的区域，另外过孔本身也是通流的瓶颈，这些地方的电流密度是值得注意的，当然通常的解决方案最有用的就是增加多层电源平面或者增加铜厚、多增加电源过孔或者局部多铺平面等方案来改善，实在没撤了，也可以经过电热仿真后来评估最终温度能不能接受，或者外加散热条件等外部方案进行改善哈！

1.提高有效的过流面积，措施有增大铜皮的有效宽度（是有效宽度），换用厚铜板，贴铜工艺   埋铜工艺 2、引脚处全连接，引脚附近多打孔，增加载流平面面积，尽量把直流等效电阻降到最低。3.增加板厚吧，内层1OZ也行 

PCB遇到电流大的时候，在条件允许的前提下可以简单的通过加厚铜皮或加宽走线来优化，但一定要注意走线的全路径，尤其是过孔等地方，不要出现传输路径上的某个薄弱点。再就是文中case的考虑温度后的压降仿真时，要不要增加高温环境下的极端情况仿真？ 

1.优化布线布局：通过合理的布线布局，可以使得电流分布更加均匀2.增加电源和地线的宽度3调整走线或铜皮避免跨分割，过孔均匀排布

一般PCB上连接器、密集过孔、跨分割处电流密度会比较大。优化方法有调整走线或铜皮避免跨分割，过孔均匀排布，保证过孔间都有铜皮，连接器尽量保证有完整的参考地平面等。

@ 涌

一般瓶颈的地方电流密度比较大，所以走线的时候也比较关注瓶颈地方的载流。电源的仿真除了   IR drop之外还有PDN仿真，可以看整条链路的阻抗。

1、电流密度大的区域通常都在：芯片引脚部分，铜皮宽度突变部分，过孔割裂部分

2、优化电流密度的措施就是：提高有效的过流面积，措施有增大铜皮的有效宽度（是有效宽度），换用厚铜板，贴铜工艺 埋铜工艺 等等 。。如果是高频电流   ，由于趋肤效应，应着重于铜皮的表面积

3、作者想表达的还有过流能力吧 ，，，此时 ，还要看热设计的功底，，平时经常做几百安培的电流设计。热设计也是关键。

 一般打孔密集的地方电流密度会比较大，因为不同网络的过孔导致铜皮避让减小了部分载流的通道，比如很多CPU芯片用的FPGA封装，铜皮会被过孔切断。比如CPU的核电压很重要，可是一般分布又在BGA中间。

作为硬件的话：在BGA上方加个散热器；或者部分地方让LAYOUT开窗亮铜散热；通过电源功率算出温升低的载流铜皮宽度进行要求。

作为layout的话：电流过大要过给些载流空间，多层或者多在表层处理大电流铜皮；BGA内可以设计相应的区域规则减小部分过孔到铜皮的间距增加部分载流通道；大电流可以建议硬件开窗部分铜皮进行散热；增加过孔进行散热。

不过一般通过公司内的电流计算表能够根据电流大小、铜厚算出一定温升的电源载流宽度，保证这个宽度的铜皮载流的话，我这就没出过问题。对于电源处理来说，我感觉还是压降的的问题容易产生。 

PCB上，通常电流密度比较大的地方在VRM(电源输出)端、SINK(负载芯片)端以及电源及地平面通流瓶颈的地方，常用优化手段：增大电源和地走线宽度、缩短电源和地走线长度，增大电源及回流孔通流能力、减小电源及地之间介质厚度、以及预留散热通道及措施。另外，可以仿一下整个链路的阻抗，根据U=IxR，整个链路阻抗越小，压降越小。

（一）如果是外部输入电源，其电流密度较高的区域为:
1.连接器公母接触点
2.连接器与pcb接触点
解决方法:选型连接器时，注意pdf规格书上写明的接触电阻和允许最大电流值，在引脚与pcb接触孔处，全连接，多用一些平面在接触孔处与各层连接，并打过孔连接。

（二）如果大电流电源是内部转换而来的，其电流密度较高的区域为:
1.电源芯片自身引脚与pcb的接触点
2.负载芯片自身引脚与pcb的接触点
解决方法:以上的情况是由于芯片自身越来越小型化，大功率化带来的，无法避免。我们只能从pcb设计的角度进行优化，比如，引脚处全连接，引脚附近多打孔，增加载流平面面积，尽量把直流等效电阻降到最低。 

当电源层电源种类较多，铺铜区域紧张/参考GND回流情况不佳/穿过其它信号电源过孔区域的位置电流密度较大，通常扩大电源平面/增加换层过孔/缩短电源路径/评估后调整电源平面比重来降低电流密度 

大电流电源打孔换层处，电源平面层中过孔密集的铜皮处（比如CPU的核心电压），开关电源芯片的输出/输入处，PCB整板的电源输入输出等地方的电路密度比较大。优化手段，就是尽可能增加其通流的有效铜皮面积，加大铜皮，增加通流过孔，增加PCB铜皮厚度等都可以，在过孔密集处适当删减/调整一些过孔等。 

电流密度比较高的点有以下几个:
1.电源芯片输出引脚处，特别是越来越多电源芯片采用小间距的qfn，bga。解决方法:多铺铜皮，引脚全连接，注意散热;
2.电源平面换层处和收窄处。解决方法:多用过孔，加宽铜皮，多给点裕量;
3.负载芯片输入处，特别是现在的bga芯片，引脚数量多，间距小，导致电源通道狭窄。解决方法:采用完整的平面或者多个平面将电流引入bga中心区域，比如加层数，采用埋盲孔等，都可以 

在PCB（印刷电路板）上，电流密度较大的地方通常出现在以下区域：

电源和地线：电源和地线承载着较大的电流，因此它们的电流密度通常会比其他信号线大。
高功率元件引脚：如功率放大器、电机驱动器等高功率元件的引脚，由于需要传输较大的电流，因此电流密度也会比较大。
连接器引脚：连接器引脚通常需要承载较大的电流以满足外部设备的功率需求，因此电流密度也较大。

为了优化这些区域的电流密度，可以采取以下设计手段：

增加电源和地线的宽度：通过增加电源和地线的宽度，可以降低它们的电阻，从而减小电流密度。
使用多层板：多层板可以提供更多的布线层，从而可以将电源和地线分布在不同的层上，进一步降低电流密度。
采用高导电性材料：使用高导电性材料（如铜）作为导线材料，可以降低电阻，从而减小电流密度。
优化布线布局：通过合理的布线布局，可以使得电流分布更加均匀，避免局部电流过大导致的问题。
考虑散热问题：对于高功率元件，需要考虑散热问题，可以采用散热片、风扇等散热措施，避免温度过高导致的问题。

总之，优化PCB上的电流密度需要从多个方面入手，包括增加导线宽度、使用多层板、采用高导电性材料、优化布线布局以及考虑散热问题等。这些措施可以有效地降低电流密度，提高PCB的可靠性和稳定性。    

大电流叠加小横截面必然导致大电流密度。PCB层面的电热基本优化办法就是减少电流值或者加大横截面积抑制热源，另外就是通过布线避免高发热功率的部分都聚集一起，尽量分散化热源。也有很多设备通过风冷、液冷、浸泡绝缘冷却液等办法控制温度的。另外，热仿真里面是否考虑了铜材的热传导率、电传导率属性随温度的改变呢？之前做过医疗设备的电热仿真，材料属性是设置为常数还是温度函数，对结果影响很大的 

物理尺寸小的地方，电流密度相对大，例如电源输出端过孔换层位置，铜皮通道狭窄位置等等。电源输出端打孔，优先用大一些的孔，根据输出电容或者0欧电阻的位置，以及铺铜走向来打孔，尽量有更多有效分担电流的孔。注意设计铜皮的有效宽度，特别是采用负片设计的时候，容易忽略这个问题。针对较大电流，电源层考虑1OZ，2OZ等更厚的铜箔板材。遇到超大电流，PCB铺铜无法承受，也可通过安装金属良导体筋条等方式，此时需注意保证到安装位置等导通连接位的电流承载能力。

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