理解什么是瞬時功率。

了解如何在直流和交流電路中推導出瞬時功率方程。

了解瞬時功率和平均功率之間的區別。

什么是瞬時功率？

在物理學中，功率的定義是在一段時期內傳輸的能量大小。同時，瞬時功率指的是在某個特定時間點上消耗的功率。瞬時功率是電子產品中的一個重要指標。設計師能夠根據瞬時功率預測器件處理功耗的能力。有了適當的瞬時功率，電源模塊的設計能夠在任何特定的使用時刻提供所需的功率。

在電子學中，功率通常表示為電壓和電流的乘積。因此，電子學中的瞬時功率是這兩個參數在某個特定時間點的測量值。如何推導瞬時功率方程取決于正在研究的具體電路類型。不存在適用于所有電路的通用方程。

雖說如此，我們在下文列出了功率的方程，用于描述機械功率、電子學中的功率因子、視在功率和一般的電能。在這個競相提高能效的時代，功率計算需要盡可能精確，因此，不僅要確保使用正確的能量方程，而且要從電流、瞬時電壓和勢能的正確歸因開始，推導出設備的實際功率。

如何推導瞬時功率方程？

在分析直流電路時，瞬時功率方程很有幫助，可以準確表示在任意時間點有多少功率被輸送到負載。知道了瞬時功率，就可以實施適當的熱管理策略。

直流電路中瞬時功率的表示方式。

通用的瞬時功率方程是不存在的，因為電子產品要么由直流電源供電，要么由交流電源供電。以一個簡單的閉合電路為例。該閉合電路由一個直流電源和一個電阻組成，有一個穩定、平緩的電壓水平，因此電流也是恒定的。

對于直流電路，瞬時功率方程非常簡單，用以下公式表示：

P = V x I.

直流電路的瞬時功率方程也可以表示為：

P = V2/R or I2 x R

然而，計算交流電路的瞬時功率方程就不那么簡單了。在交流電路中，電壓水平不是一個恒定值。相反，電壓和電流都是隨時間變化的正弦波。

因此，交流電路的瞬時功率方程表示為：

第一個分量 (VI cosθ) 代表平均功率，而第二個分量表示該方程的時變特征。

瞬時功率與平均功率

平均功率更能代表交流電路的功耗。

盡管瞬時功率方程對直流電路很有幫助，但它對交流電路來說沒有什么意義。因為數值總是隨時間而變化。僅僅因為 T=0.5s 時的計算結果是 1W，并不意味著 T=0.7s 時輸送的功率也是 1W。

換句話說，瞬時功率值不能準確地說明在一個交流電路中產生和消耗了多少功率。出于實際目的，我們會希望獲得一個平均功率值，它能更好地代表交流電路中的耗散功率。

平均功率的計算公式是：

P = VI cosθ

V 和 I 都是電壓和電流的均方根 (RMS) 值。θ 代表電壓和電流之間的相位角。平均功率不僅能更準確地說明電路中消耗的功率量，而且更便于計算其他數值。

雖然電路很少會影響運行速度，但了解電機和 PDN 背后的影響因素對電力設計至關重要。利用適當的功率公式，在電力系統中找到正確的能量，確保電壓得到保持，同時全面地了解壓降、有功功率、位移或輸出功率等參數。這樣有助于更好地對產品的電路進行仿真，從而按照需求實現峰值功率。

現在，我們了解了如何得出不同電路類型的瞬時功率方程，可以用復雜的 PCB 設計和分析軟件來構建這些電路。也可以使用 inspectAR 軟件，利用增強現實和直觀的互動來準確評估和改進 PCB。

上圖顯示了在 inspectAR 軟件中 對AR 疊層制造的探測。利用AR技術，工程師或制造技術人員可以在制造過程中的任何時候將單個器件、走線、子電路或整個電路板與設計規格進行比較，并隨時查看技術手冊、添加留言、注釋。