1. 引言

 人工智能眼鏡依賴鋰電池供電（常規(guī)容量300mAh~500mAh），但PCB功耗占總功耗的20%~30%——行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，未優(yōu)化的AI眼鏡PCB，靜態(tài)功耗超50mA，動(dòng)態(tài)功耗超300mA，導(dǎo)致續(xù)航僅3~4小時(shí)，遠(yuǎn)低于用戶“6小時(shí)以上”需求。某智能眼鏡廠商曾因PCB功耗過高，上市后因“續(xù)航差”遭用戶投訴，銷量下滑40%。捷配深耕低功耗PCB設(shè)計(jì)6年，研發(fā)的AI眼鏡PCB靜態(tài)功耗≤30mA，動(dòng)態(tài)功耗≤220mA，助力廠商將續(xù)航延長(zhǎng)至5.5小時(shí)以上。本文拆解PCB功耗根源、電源布局優(yōu)化、散熱設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為電源工程師提供可落地的低功耗方案。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實(shí)操方案

3.1 低功耗設(shè)計(jì)四步法

1. 電源線路設(shè)計(jì)：① 主電源線路（如 3.7V 鋰電池供電線）線寬 0.3mm~0.4mm，銅厚 2oz（70μm），電阻≤0.2Ω/m，按公式 R=ρL/S（ρ=1.72×10^-8Ω?m）計(jì)算；② 分支電源線路（如傳感器供電線）線寬 0.2mm，銅厚 1.5oz（52.5μm），電阻≤0.3Ω/m；③ 避免電源線路 “迂回布線”，長(zhǎng)度≤15mm（如處理器電源線路從電源模塊到引腳≤10mm）；
2. 接地優(yōu)化：① 采用 “單點(diǎn)接地”（電源地與信號(hào)地在 PCB 邊緣單點(diǎn)連接），避免地環(huán)流（地環(huán)流會(huì)增加 10%~15% 功耗）；② 接地線路銅厚 2oz，寬度≥0.3mm，接地電阻≤50mΩ，符合IPC-2221 第 6.1 條款；
3. 散熱設(shè)計(jì)：① 高功耗芯片（如處理器、Wi-Fi 模塊）下方 PCB 做 “覆銅開窗”，覆銅面積≥芯片面積 1.5 倍，開窗區(qū)域無阻焊劑，增加散熱；② 芯片間距≥0.5mm，避免熱量集中（間距＜0.3mm 時(shí)，局部溫度升高 5℃~8%）；③ 選用高導(dǎo)熱基材（如生益 S1130，導(dǎo)熱系數(shù) 0.35W/(m?K)，比普通 FR-4 高 25%）；
4. 元件選型配合：① 選用低功耗元件（如處理器選高通 XR2 Gen 2 低功耗版，靜態(tài)功耗≤10mA）；② 在電源模塊輸出端并聯(lián) “低壓差穩(wěn)壓器（LDO）”（型號(hào) TI TPS7A4700，靜態(tài)電流≤1μA），穩(wěn)定輸出電壓，減少功耗波動(dòng)。

3.2 功耗驗(yàn)證與優(yōu)化

1. 靜態(tài)功耗測(cè)試：PCB 空載時(shí)（僅電源模塊工作），用直流電源分析儀（JPE-DCA-600，精度 ±1μA）測(cè)試，靜態(tài)電流≤30mA；
2. 動(dòng)態(tài)功耗測(cè)試：PCB 滿負(fù)載（處理器 + Wi-Fi + 傳感器同時(shí)工作）時(shí)，測(cè)試電流≤220mA，功耗≤0.814W（3.7V×0.22A）；
3. 溫度測(cè)試：滿負(fù)載工作 1 小時(shí)后，用紅外熱像儀（JPE-IR-800，精度 ±0.5℃）測(cè)試芯片表面溫度，≤55℃（超過 60℃需優(yōu)化散熱），符合IPC-9701 第 4.1 條款。