負(fù)載處的壓降和低電壓不僅僅是一種麻煩。它可能導(dǎo)致電路根本無法正常工作，或者當(dāng)電壓處于IC規(guī)格的邊緣時工作不規(guī)則。

盡管低功耗IC被廣泛使用（或者說正因為如此，因此與直覺相反），但PC板上的直流電源軌電流仍在不斷增加。擁有中等尺寸的電路板消耗高達(dá)數(shù)十安培甚至更多安培并不罕見。擺脫結(jié)果 I2R熱是一個眾所周知的熱問題，但在該結(jié)果之前有一個問題：將標(biāo)稱軌電壓輸送到負(fù)載，而不會因PC板走線電阻而產(chǎn)生過大的壓降。

這種現(xiàn)象由歐姆定律定義，歐姆定律是最簡單的方程：V = I × R。壓降僅是電流值和走線電阻的函數(shù)。它與電源軌電壓無關(guān)，盡管對于給定損耗，1 V電源軌的損耗百分比明顯大于15 V電源軌。

負(fù)載處的壓降和低電壓不僅僅是一種麻煩。它可能導(dǎo)致電路根本無法正常工作（不好），或者當(dāng)電壓處于各種IC允許規(guī)格的邊緣（通常更糟）時工作不規(guī)則，因為典型的電源軌公差窗口范圍為±1%至±5%，具體取決于組件。這就是為什么分析電源和負(fù)載之間的壓降并處理過大的IR壓降至關(guān)重要的原因。

預(yù)計下降多少？同樣，這是一個簡單的計算。在標(biāo)準(zhǔn)“1盎司”銅包層（實際厚度為35μm）上寬1毫米，長10厘米的PC板走線的電阻約為50 mΩ（銅的電阻率為1.74×10-820°C 時Ω-m），圖 1（左）。在 10 A 的適中電流下，僅沿電源軌的壓降就為 500 mV，如果直流接地回路通過類似的走線而不是寬接地層，則甚至可能是兩倍。對于這種損耗，有許多方便的在線電阻計算器，圖1（右）和參考文獻(xiàn)1至3;他們中的許多人還計算溫升。

圖 1：PC 板走線中 IR 壓降的計算直接應(yīng)用歐姆定律;可以使用各種在線計算器，使其成為一項簡單的任務(wù)。（圖片來源：恍惚貓）

為了解決這個問題，設(shè)計人員可以使用更厚、更昂貴的印刷電路板包層（通常為 2 盎司/70 μm），但這只能將損耗減少一半。另一種流行的選擇是使用中間總線轉(zhuǎn)換器（IBC）架構(gòu)進(jìn)行配電，其中更高的電壓（因此更低的電流）如24 VDC或12/15 VDC分布在整個電路板上，然后根據(jù)需要對靠近IC的IC或子電路進(jìn)行本地調(diào)節(jié)。這在技術(shù)上效果很好，但額外的 DC/DC 穩(wěn)壓器和電路板空間存在成本。

幸運(yùn)的是，如果你“開箱即用”，或者至少“跳出飛機(jī)”，還有另一個潛在的解決方案。不，它不會增加額外的 PC 板層，盡管這當(dāng)然可以做到——同樣，以電路板材料、埋孔、盲孔和通孔（正式名稱為“垂直互連訪問”）等布局問題為代價。

相反，它使用“老式”母線（工業(yè)環(huán)境中為電機(jī)等供電的標(biāo)準(zhǔn)），但規(guī)模要小得多，適用于印刷電路板，即使是那些在卡籠中具有緊密板間距的電路板。母線的概念和實現(xiàn)很簡單：它是一種絕緣銅條，沿長邊有突出的連接引腳，并提供許多標(biāo)準(zhǔn)長度。定制長度也可以以可以忽略不計或沒有前期NRE（非經(jīng)常性工程）成本和最小的交貨時間影響提供。

母線像任何其他通孔元件一樣安裝在電路板上，并增加了獨(dú)立的直流導(dǎo)軌路徑。它可以足夠?qū)捄秃?，以提供毫歐和較小電阻的電流路徑。這是一個輕松、簡單的 PC 板插件，為這些高電流軌的布局和分配提供了另一個自由度。它還有助于更好、更短的布線和更好的信號路徑信號完整性，因為更寬的直流軌不再妨礙最佳路徑。

母線還有另一個好處。有雙層甚至三層版本，因此同一母線可以承載一個或多個電源軌以及接地。母線還有一個免費(fèi)的次要好處，因為它們使印刷電路板變硬，防止彎曲和振動，圖3，隨著電路板變大，這是一個值得關(guān)注的問題。

圖 3：母線的第二個免費(fèi)好處是它們還可以使電路板變硬以防止彎曲，從而減少振動引起的應(yīng)力裂紋，這可能導(dǎo)致最終故障。（圖片來源：暴風(fēng)發(fā)電組件）

母線有來自數(shù)十家供應(yīng)商的數(shù)百種標(biāo)準(zhǔn)配置。在為將 IR 損耗降低到可接受水平的問題尋找更復(fù)雜的解決方案之前，例如更寬的走線、更厚的 PC 板銅、另一個板層或使用 IBC 和本地 DC/DC 穩(wěn)壓器 - 所有這些都在解決方案工具包中占有一席之地 - 請考慮將 PC 板帶到另一個維度的 3D 技術(shù)和組件。

審核編輯：郭婷