對網(wǎng)絡和計算設備的印刷電路板（PCB）進行更多處理始終是“處理能力與功率”悖論。與上一代器件相比，較新的集成電路（IC）設計在相同空間內(nèi)的處理能力提高了許多倍。這種增強的功能可實現(xiàn)高性能產(chǎn)品，例如具有額外交換容量的軟件定義網(wǎng)絡（SDN）交換機或具有更快吞吐量的自動測試設備（ATE）設備。然而，更高的處理能力也可能意味著更高的功率要求，IC和功率模塊都使用更多的PCB空間。

設計人員如何通過增加處理能力的需求來恢復因電源需求增加而丟失的電路板空間，在GE，我們使用我們稱之為負空間設計的原則來研究這些挑戰(zhàn)的解決方案。

負空間設計（DITNS）著眼于減少電源模塊“足跡”的多種工程方法在印刷電路板上。例如，在降低高度的同時使電源模塊更加密集，使設計人員能夠?qū)⑺鼈兎胖迷谝郧盁o法使用的空間中。我們看到這種方法與GE的低高度SlimLynx?系列負載點（POL）或DC/DC轉(zhuǎn)換器一起使用，這些電源模塊可以安裝在夾層板下面，也可以放在電路板的背面，為更高的組件釋放頂板空間。 （見圖1）

圖1：將GE的SlimLynx?放置在印刷電路板下。

另一種DITNS方法是在同一電源包中包含更多功能。例如，GE的雙輸出功率模塊DualDLynx?（多輸出MicroDLynx?器件）在單個封裝中提供2 x 6安培或2 x 12安培輸出，同時保持兩個獨立輸出的獨立控制功能，同時適用于比兩個獨立模塊小25％的空間。 （見圖2）

圖2：回收電源模塊之間“無法使用”的空間。

電路板設計人員面臨的挑戰(zhàn)許多現(xiàn)代集成電路的動態(tài)負載要求或瞬態(tài)性能越來越高，因為供電電壓越來越低，IC電流越來越高，以支持更高的處理能力。 GE的專利Tunable Loop?技術能夠以最少的輸出電容滿足嚴格的目標瞬態(tài)規(guī)范（圖3），再次節(jié)省了寶貴的電路板空間。

圖3：對于帶有和不帶Tunable Loop?的40 A模塊，瞬態(tài)負載電流為10 A與外部電容的輸出電壓偏差。

負極的另一種設計空間方法圍繞著增加數(shù)字電源的使用。在過去的十年中，電源管理總線（PMBus）的廣泛采用使得電路板設計人員能夠“智能”地控制和監(jiān)控電路板上的電源。由于大多數(shù)主板已經(jīng)具有某種主機控制器，因此通過PMBus添加功率控制功能是一個簡單的擴展。 GE的數(shù)字DLynx DC/DC轉(zhuǎn)換器系列是第一款支持PMBus數(shù)字功能的主流POL產(chǎn)品。這使設計人員能夠?qū)⒖刂坪?a target="_blank">接口功能從硬件轉(zhuǎn)移到軟件中，從而釋放通常由這些分立電路功能占用的電路板空間。 DLynx系列還使設計人員能夠在相同的占位面積內(nèi)提供模擬和數(shù)字POL模塊，同時保持相同的基本功率，從而優(yōu)雅地過渡到數(shù)字電源。

數(shù)字電源的應用也為電源設計人員提供了能夠更好地監(jiān)控和控制電路行為。特別是，通過高性能IC負載，輸出電壓的高精度控制，電流，電壓和溫度的精確數(shù)字遙測，以及調(diào)整警告和關閉限制的能力，有助于設計人員優(yōu)化電路以提高性能并通過避免成本來降低成本過度指定組件。它還通過提供易于使用的擴展監(jiān)控和記錄功能來促進開發(fā)過程。在正常和故障恢復狀態(tài)下更好地理解電路行為的能力允許原型之間以及從一代產(chǎn)品到下一代產(chǎn)品的快速開發(fā)。

特別是在具有多個電壓軌的復雜電源設計中，數(shù)字電源可以大大減少開發(fā)時間通過提供靈活的電源管理功能，如電壓設置，裕度，故障限制，排序等。在許多情況下，如果沒有數(shù)字控制，電力工程師可能不得不進行組件更改甚至構(gòu)建另一個原型，從而增加了大量的時間和成本最后，數(shù)字控制允許通過使用高分辨率數(shù)字電壓調(diào)整來更嚴格地控制輸出電壓，例如，消除制造校準期間由正常元件容差引起的變化。 GE將這種方法用于我們的許多電源模塊，并與其他電路板設計人員和制造商共享這種數(shù)字調(diào)整功能。

面對電路板設計中不斷增長的“容量與功耗”挑戰(zhàn)，電力工程師現(xiàn)在可以利用一系列負空間設計方法，以及一系列新的數(shù)字電源設計工具和技術。