隨著直流電流隨著電動汽車和混合動力汽車等應用中開關頻率的增加而增加，對直流電源總線的性能要求不僅僅是 IR 降（即電壓降）和熱考慮。由于設計需求和以碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 開關為代表的寬帶隙器件 (WBG) 的使用增加，該總線現在必須在數百千赫茲的更高頻率下具有非常低的電感。

總線必須具有低電阻和低電感，而且還必須有足夠的電容來消除電壓紋波。不幸的是，由于它們的互連和內部寄生效應，用于第二個屬性的相同電容器對第一個屬性有害。除了簡單地添加更多大容量電容之外，還可以使用不同的方法來嘗試實現多個相互沖突的目標。

最近，桑迪亞國家實驗室的一個團隊開發了一種解決這個問題的有趣方法并申請了專利。（如果您想知道“誰或什么是桑迪亞？”——這有點復雜。桑迪亞國家實驗室是一個多任務美國政府實驗室，由桑迪亞有限責任公司的國家技術和工程解決方案管理和運營，桑迪亞有限責任公司是該公司的全資子公司。 Honeywell International Inc. — 為美國能源部的國家核安全管理局服務。讓我們暫且不談。）

他們的設計使用分層的、類似 PC 板的結構，其中兩個金屬平面被聚合物電介質隔開，以提供“平面”電容，圖 1。

圖 1. 電源總線看起來像一塊 PC 板，但使用的是聚合物電介質而不是玻璃環氧樹脂，因此它的功能類似于平面電容器。（來源：桑迪亞國家實驗室）

該基本電容由大量（數百個）小型多層陶瓷電容器 (MLCC) 提升 - 而不是通常的電解或薄膜電容器 - 使用標準 PC 板通孔連接在平面之間，圖 2。

圖 2. 組裝板的俯視圖和仰視圖顯示了大量 MLCC 器件以及大的、不間斷的“接地”平面。（來源：桑迪亞國家實驗室）

這種方法提供了電和熱的好處。如此多的電容器的分散放置降低了高頻電流組件的分流阻抗，而扁平陶瓷電容器可以承受更高的溫度并支持更好的氣流。還有其他好處。在現有的應用中，正負（通常稱為地）軌使用匯流條，并且它們被大面積隔開；當磁場線穿過這個更大的區域時，由于大電流回路，有更高的有效電感。Sandia Laboratories 基于平板的方法通過減少電流回路的面積來大大降低電感。

他們的原型板使用 2 盎司覆層 PC 板材料，厚度約為 6 × 11 × 0.062 英寸（150 × 280 × 1.6 毫米）。它裝有 336 個 0.15 μF/1000 V MLCC 器件（具有 X7R 電介質和 AEC – Q200 認證，適用于汽車用途）。總電容為 50.4 μF，他們的模型和模擬表明這足以將紋波保持在 100 kHz 的目標值以下。

除了廣泛的建模之外，他們還使用阻抗測量儀器在 100 Hz 至 10 MHz 范圍內測試了該設計，圖 3，這些結果與他們的模型非常匹配。他們還將他們的結果與豐田普銳斯中以類似方式使用的公交車模型進行了比較。他們的總線性能有些優越，體積更小，并且可以承受更高的溫度。

圖 3. 阻抗與頻率的測試結果表明，模擬和物理單元的性能密切跟蹤，并且優于豐田普銳斯中的現有總線。（來源：桑迪亞國家實驗室）

專利“低電感直流電源總線”（編號10,084,310）本身呢？該專利涵蓋了建模、討論、分析、設計、構建和測試結果，當然，所有這些都是解釋他們構建低電感電源母線的方法所必需的。

但這并不是我對這項專利感興趣的地方。我已經閱讀或瀏覽了很多專利——一旦你了解了所有的正式風格，它們就是一個信息豐富的初級資源——而且大多數都是相當枯燥和技術性的。簡而言之，他們說，“有一個問題，這是我們的創新解決方案，這是它的工作原理和原因”，專利故事到此結束。

相反，該專利更像是EDN 中的營銷宣傳或供應商撰寫的技術文章。它的很多前期空間都用于討論市場需求和機會、不同方法之間的權衡以及類似的考慮，直到它最終進入創新本身的細節。我很困惑，因為我認為專利的發布僅取決于其技術優勢，而不是任何市場分析或需求。畢竟，許多專利被授予獨特的、非顯而易見的設計，沒有或幾乎沒有商業前景——或者為未來的侵占提供障礙。許多專利創意都處于停滯狀態，一些代表已經上市的產品，而另一些則處于停滯狀態——只有在其他發展提高其價值時才變得有價值。

審核編輯：劉清