摘要前言

數(shù)百年來，工程師們始終在探索“以少求多或是以小博大”的實現(xiàn)方式。從工業(yè)革命時期的鐵甲艦，到如今最先進的鋰離子電池，工程師們深知“高效”蘊含的價值。

在電氣領(lǐng)域，這是一個公認的挑戰(zhàn)。

但正如一位著名蘇格蘭工程師所言：“我們無法改變物理定律?！?我們必須遵循歐姆定律 ，該定律指出，提高電路輸出有兩種途徑：要么增大電流，要么提高電壓。當然，也可以兩種方式并用，但為便于舉例說明，我們先分別對兩種方式展開分析。為更清晰地解釋這一概念，我們可以將電路與液壓系統(tǒng)進行類比。

調(diào)高某個旋鈕

有時，你所需做的僅僅是調(diào)高某個“旋鈕”……

提高系統(tǒng)吞吐量的第一種方法，是降低系統(tǒng)電阻。在電路與液壓系統(tǒng)這兩個例子中，實現(xiàn)這一目標的方式一致——增大導(dǎo)體（或傳導(dǎo)部件）的尺寸。

對于電路：橫截面積更大的電纜，電阻會更低，從而允許更大的電流通過。

對于液壓系統(tǒng)：直徑更大的管道，能允許更多的水流通過。

這兩種方式的弊端也相似。在電路中，導(dǎo)體通常為銅；含銅量更高的粗導(dǎo)線，重量會顯著增加。而更粗的管道同樣會更重：不僅是管道壁本身重量增加，其內(nèi)部容納的水的體積也會更大。

重量一直是高效設(shè)計的“天敵”。舉例：某新型船舶的設(shè)計工作。該船舶長度達約150多米，排水量超過8000噸。但客戶仍對重量問題高度關(guān)注：每減少1噸重量，他們就愿意為此投入13萬美元。

對于如此龐大的船舶而言，1噸的重量似乎微不足道，但其背后的價值卻凸顯了 “減重” 的重要性。減少1噸重量，意味著可多承載1噸有效載荷（進而增加收益），或是多攜帶1噸燃油。此外，船舶重量更輕，行駛所需的能耗也更低，因此，減少的每1噸重量，都等同于效率的提升。

如今，汽車行業(yè)也面臨著同樣的重量難題。汽車上路已逾百年，盡管其性能早已今非昔比，但造車的核心方式卻變化不大。每為汽車新增一套系統(tǒng)，就必須額外增加一段導(dǎo)線和一組連接器。這不僅會增加車輛重量，設(shè)計師們還面臨著“無處安放這些系統(tǒng)”的空間困境。

回歸現(xiàn)實：基礎(chǔ)物理

如今，越來越多的制造商開始采用48 伏電源，以替代傳統(tǒng)的12伏電源。要輸出相同的功率，將電壓提高至原來的4倍，電流便可相應(yīng)降低至原來的1/4?；仡櫢咧形锢碇R，電路的功率損耗計算公式如下：P=I2R！

該公式表明，電路中的損耗與電流的平方成正比。在任何系統(tǒng)中，若電流翻倍，損耗便會增至原來的4倍。

以汽車領(lǐng)域為例：將電壓提升至48伏，在輸出相同功率的前提下，電流可降至原來的 1/4，此時導(dǎo)線的功率損耗會大幅降低 93%。電流降低后，導(dǎo)線的線徑也可相應(yīng)減小。有預(yù)測顯示，這種方式最多可減少80%的導(dǎo)線重量。結(jié)合前文船舶設(shè)計的減重案例，其核心邏輯一致，每減少1盎司重量，都能轉(zhuǎn)化為1盎司的性能提升，無論是增加有效載荷，還是提高效率。

不過，設(shè)計中還需考慮另一個問題。若再次類比液壓系統(tǒng)：提高電壓，相當于通過“提高液壓壓力” 來增加輸出的另一種方式。若不確保管道能承受額外壓力，就無法無限制地提高壓力。對應(yīng)到電路中：當我們提高電壓時，必須加厚導(dǎo)線的絕緣層。但即便如此，整體仍能實現(xiàn)顯著減重 ，因為傳統(tǒng)絕緣材料的密度，遠低于銅的密度。

因此，在電力傳輸領(lǐng)域，“以小博大，以少求多”是完全可以實現(xiàn)的目標。事實上，這么做還能帶來可量化的收益。

小 結(jié)

Samtec始終為設(shè)計師們提供支持，助力他們重新探索電力傳輸?shù)男路绞剑煌瑫r還提供一系列在線工具，可模擬電源觸點在不同溫度條件下的表現(xiàn)。下文便是取自ADM6交互式電源圖表（ADM6 Interactive Power Chart）的示例。

本次的漫談系列上篇，暫時告一段落，在本系列文章的第二部分，我們將探討數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">工作原理，以及如何在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“以小博大”。這可比把 “旋鈕” 調(diào)高一點要復(fù)雜得多……