什么是功率密度？

功率密度是在给定空间内可处理多少功率的度量，可量化为每单位体积处理的功率量，单位为瓦/立方米 (W/m³) 或瓦/立方英寸 (W/in³)。这些值基于转换器的额定功率以及电源解决方案（所有组件包含在内）的箱体体积（长度 x 宽度 x 高度）计算得出的，如图 2 所示。可以将单位缩放到适当的功率等级或大小。例如，千瓦/升是电动汽车车载充电器的常见品质因数 (FoM)，因为这些功率转换器可提供千瓦级的功率（介于 3kW 到 22kW 之间）。

图 2 尺寸为 65mm x 28mm x 25mm 的 65W 有源钳位反激式转换器。

电流密度是一种与功率密度有关的指标，它非常有用，可以量化为单位体积的电流，单位为安培/立方英寸或安培/立方毫米。转换器的额定电流（通常是输入电流或输出电流）可用于计算电流密度。

电流密度通常是更适合应用于负载点稳压器等应用的 FoM。这些设计的大小与输出电流成比例，并且输出电压电平通常较低，约为 1V。通过假定一个不切实际的高输出电压，可对功率密度值进行人为地夸大。因此，电流密度是一个更为有效的指标，因为它将输出电压排除在考虑因素之外。

有时体积密度并不重要。功率电子器件可能不受高度限制，因为设计的其他部分会相当高。相反，电路板面积可能是限制因素。在这些情况下，提高功率密度可能需要找到堆叠或 3D 集成组件的方法，以减少功率解决方案的空间占用。然后，您可以将用于比较解决方案优劣的指标修改为瓦/平方毫米或安培/平方英寸，从而突出关键的设计目标（如图 3 所示）。

图 3 一个面积为 13.1mm x 10mm 的 10A 负载点转换器，电流密度为 76mA/mm²。

根据应用的不同，可通过几种不同的方式查看功率密度，但目标一致：减小解决方案尺寸以提高功率密度。现在的问题是如何获得功率密度带来的那些好处。