作者：劉為霞 一博科技高速先生團隊隊員
在PCB設計中，電源是不可忽略的一個話題，尤其是現在很多產品的電源電壓越來越低，電流越來越大，動輒幾百安培，所以現在大家對電源完整性也就越來越關注，這篇重點講下電源壓降的一些問題。
理論上來講，計算壓降，應用到的應該是初中的物理知識，電源壓降<V*tolerance=I*R(直流電阻)，可以說是非常簡單了。減小壓降方法也是眾所周知，只要減小電源路徑及回流路徑上的直流阻抗就好。所以在PCB設計的時候，layout工程師肯定經常聽到下面的要求：
“XX工，麻煩把這些8mil的小孔換成16mil的大孔。”
“XX工，這個電源不能多次換層，麻煩調整下。”
“XX工，這個電源層換成2OZ銅箔。”
很多自信的工程師估計會想，不就是載流能力嗎，我都按照經驗公式算好了過孔數量和銅皮寬度的，電源肯定妥妥的，不可能有問題的，我已經過了會隨隨便便被驢的年紀了。
實際上，壓降就只看用電端的電壓大小嗎？并不是，電源壓降是一個牽一發而動全身的系統，修改系統中的任何一個參數都會影響最終的結果。想要了解這個系統，就要知道電源的流向。
如圖所示，上面是一個電源平面，標識出來的路線是電流密度最高的部分，綠色部分是電源到回流地平面的最近路徑。從上面可以看出，越近的路徑上，通過的電流越多一些，電流就像我們人一樣，也是比較喜歡走捷徑的，都想挑電阻比較小的路徑通過，保存實力到用電端。這個特性就會導致部分區域的電流密度偏大以及部分過孔通過的電流比較大。所以并不是按照經驗公式添加相應數量的過孔，電流就會按照平均分配的方式通過過孔。這就導致一些過孔通過的電流超過能力范圍，可能板子使用一段時間之后，過孔中間會斷裂，影響過孔壽命，也影響板子的使用周期。所以對于一些大電流的電源，過孔加的整整齊齊可能反而會影響過孔電流的大小，這時候加過孔是有技巧的，也是靠近電源輸出的過孔電流會越大，這種情況就建議通過仿真來指導添加過孔陣列。對于電流密度而言也是一樣，電源輸出端和用電端之間最近的路徑上，電流密度會比較大，如果最近的路徑上正好是瓶頸區域的話，需要修改電源路徑。
還有一個因素對于電源的壓降也有影響，就是溫度和風速，溫度主要影響到的是導體電阻率，溫度升高，電阻率也會變大，隨之導體中的直流電阻也會增大。所以大功耗的情況下電源設計還需要考慮散熱的問題。
總結一下，我們設計電源的時候，除了滿足載流的銅皮寬度和過孔數量，還需要關注每個過孔的電流大小，電源路徑上的電流密度，以及板子的工作環境，溫升等因素。
