在DesignCon期间看到一个分享的主题是关于“48V电源为什么成功代替12V的电源”。本来计划去听，结果与另外一个主题在时间上冲突了，所以就错过了，本想着再看看论文，结果发现作者并没有分享论文。所以就找了些资料学习下，把学习到的一些内容简单总结分享给大家。

电压逐步升高的这个事情其实由来已久，48V代替12V在许多领域也取得一些成功，主要是因为它在能效、功率和系统设计方面具有明显优势。以下是关键原因：

1. 降低导线损耗，提高能源效率

    电力传输中的损耗主要由电流引起的电阻损耗（I²R）决定。在相同功率传输需求下，提高电压可以减少电流，从而降低功率损耗。例如：

• P = U × I，对于相同的功率需求，提高电压可以减少电流。   

• 线路损耗 P_loss = I² × R，电流减少 4 倍，损耗降低 16 倍（48V 相比 12V）。

    因此，48V 系统可以显著提高供电效率，减少铜损，降低布线成本。

2. 更高的功率密度，支持更大功率负载

• 12V 供电系统在高功率应用（>1kW）时，需要承载很大的电流（如 100A 以上），导致布线复杂、损耗增加。

• 48V 系统 能在较低电流下传输相同的功率，使电源设计更紧凑、更轻量化，尤其适用于高功率应用，如服务器、数据中心、EV（电动车）等。

• 谷歌、Meta（Facebook）、亚马逊 等公司已经采用 48V供电架构以优化数据中心能效。

• OCP（Open Compute Project）也推动 48V 服务器架构，替代传统 12V 方案。

• 传统燃油车以 12V供电 为主，但现代电动汽车和混合动力车需要更高功率，48V轻混系统（48V Mild Hybrid）能高效驱动辅助电机、电子涡轮等，提高燃油经济性。

• 高压（400V、800V）主驱动系统 仍然存在，但 48V 系统用于低功率负载（如动力转向、空调压缩机等），降低复杂度和成本。

3. 成本与设计优化

• 48V 系统的电缆和 PCB 走线可以使用更细的铜线，减少铜材成本。

相比12V 系统，48V 设备的电流更小，可以减小功率器件（MOSFET、IGBT、电感等）的体积和散热需求。

• 电源转换器（如 DC-DC转换器）的转换效率提高，从而降低整体能耗。

 

12V vs. 48V系统对比分析

对比维度	12V系统	48V系统
电流与损耗	高电流，高损耗：传输相同功率时，电流较大，导致 I²R 损耗增加，需要更粗的导线	低电流，低损耗：同功率下电流降低 4 倍，损耗减少 16 倍，减少导线铜耗
功率密度	较低：适用于低功率设备，超过 1kW 以上的功率传输不高效	较高：适用于高功率设备，数据中心、电动车等更适合
转换效率	较低：大电流导致 MOSFET、整流器等功率器件损耗增加	较高：低电流减少导线和功率器件的损耗，提高 DC-DC 转换效率
布线与设计	线缆较粗，布线复杂：需要更粗的电缆和更大尺寸的电路板铜层	线缆较细，布线优化：减少铜线用量，降低 PCB 走线复杂度
应用场景	适用于 小型电子设备、低功率系统（PC、电池供电设备等）	适用于 数据中心、服务器、电动车、混动汽车、工业设备 等高功率需求场景
安全性	更安全：人体安全电压更低（12V 远低于 60V 低压安全标准）	仍在安全范围内（48V < 60V），但短路电弧能量比 12V 高，需额外保护
成本	短期成本较低：传统 12V 设备和生态成熟，初始成本低	长期成本更优：减少铜材、提高能效，但初期投资较高
行业趋势	逐渐被替代：在高功率需求的应用中逐渐被 48V 替代	快速增长：数据中心、电动车等领域采用 48V 方案