追求高功率密度的趨勢已存在業界數十年，預計將會持續發展。圖 1 顯示 6-A 至 10-A 模組轉換器尺寸隨時間的減少。技術進步可在縮小尺寸或功率輸出功能上造成顯著成果。每條實線都代表一種新一代技術，並表示在功率密度上的相關增益。

圖 1 透過新興技術產生，電源模組尺寸隨時間的減少。

功率密度通常會隨效率或成本等其他領域發展而有所進展。一般來說，若能從基礎改善電源轉換效率，便可縮小解決方案尺寸。解決方案尺寸縮小後便會造成漣漪效應，透過減少實體材料使用、降低元件數量、改善成本架構、提升解決方案整合及降低整體擁有成本，進而達到減少成本之目的。

功率密度是給定空間內可處理功率量的測量值，可以每立方公尺瓦特數 (W/m³) 或每立方英吋瓦特數 (W/in³) 為單位，量化每體積單位處理功率。這些數值以轉換器的額定功率和電源解決方案 (含所有元件) 的外盒體積 (長度乘以寬度乘以高度) 為基礎，如圖 2 所示。相關單位也可縮放至適當功率位準或大小。例如每公升千瓦數是電動車車載電池充電器常用的品質因數 (FoM)，因為此類電源轉換器可提供千瓦級的功率位準 (介於 3 kW 和 22 kW 間)。

圖 2 65-W 主動箝位返馳轉換器的測量值 65 mm 乘以 28 mm 乘以 25 mm。

電流密度是與功率密度相關且實用之指標，可以每立方英吋安培數或每立方公釐安培數為單位，量化每單位體積電流。計算電流密度時會使用轉換器額定電流 (通常為輸入電流或輸出電流)。

對負載點電壓穩壓器等應用來說，電流密度是較為適合的 FoM。設計尺寸會受輸出電流影響，輸出電壓位準通常較低，大約在 1 V 左右。若假設過高不切實際的輸出電壓，將可以人為方式增加功率密度數；電流密度因可省去對輸出電壓的考量，故為較有效的指標。

體積密度有時候並不重要。電源設計高度空間較無限制，因為其他的元件所需的高度空間更高，反而電路板的平面空間是有限制的。若要在此類情況下提升功率密度，必須尋找堆疊或 3D 整合元件的方式，來減少電源解決方案體積。此外需將比較解決方案的指標改成每平方釐米瓦特數或每平方英吋安培數，以突顯主要設計目標 (如圖 3 所示)。

圖 3 10-A 負載點轉換器測量值面積為 13.1 mm 乘以 10 mm，進而產生 76 mA/mm² 電流密度。

您可視應用所需，以不同方式檢視功率密度，但各方式的目標皆相同：減少解決方案尺寸以提升功率密度。我們該思考的問題是，如何才能增加功率密度。