Leistungsintegrität (PI)

Die Leistungsintegrität, kurz PI genannt, dient der Bestätigung, ob die Spannung und der Strom der Stromquelle und des Ziels den Anforderungen entsprechen. Die Leistungsintegrität bleibt eine der größten Herausforderungen beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design.

Die Ebene der Leistungsintegrität umfasst die Chipebene, die Chipverpackungsebene, die Leiterplattenebene und die Systemebene. Unter anderem sollte die Leistungsintegrität auf Leiterplattenebene die folgenden drei Anforderungen erfüllen:

1. Machen Sie die Spannungswelligkeit am Chip-Pin kleiner als die Spezifikation (z. B. beträgt der Fehler zwischen Spannung und 1 V weniger als +/-50 mV).

2. Kontrollmasserückprall (auch bekannt als synchrones Schaltrauschen SSN und synchroner Schaltausgang SSO);

3. Reduzieren Sie elektromagnetische Störungen (EMI) und bewahren Sie die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Das Stromverteilungsnetz (PDN) ist der größte Leiter auf der Leiterplatte und daher auch die einfachste Antenne zum Senden und Empfangen von Rauschen.

Problem der Stromintegrität

Das Problem der Stromversorgungsintegrität wird hauptsächlich durch das unangemessene Design des Entkopplungskondensators, den schwerwiegenden Einfluss der Schaltung, die schlechte Segmentierung mehrerer Stromversorgungs-/Masseebenen, das unangemessene Design der Formation und den ungleichmäßigen Strom verursacht. Durch die Simulation der Energieintegrität wurden diese Probleme gefunden und anschließend wurden die Probleme der Energieintegrität mit den folgenden Methoden gelöst:

(1) durch Anpassen der Breite der PCB-Laminierungslinie und der Dicke der dielektrischen Schicht, um die Anforderungen der charakteristischen Impedanz zu erfüllen, Anpassen der Laminierungsstruktur, um das Prinzip des kurzen Rückflusspfads der Signalleitung zu erfüllen, Anpassen der Segmentierung der Stromversorgung/Masseebene, Vermeidung des Phänomens einer wichtigen Segmentierung der Signalleitungsspanne;

(2) Für das auf der Leiterplatte verwendete Netzteil wurde eine Leistungsimpedanzanalyse durchgeführt und der Kondensator hinzugefügt, um das Netzteil unter die Zielimpedanz zu regeln.

(3) Passen Sie in dem Teil mit hoher Stromdichte die Position des Geräts an, damit der Strom einen breiteren Weg durchläuft.

Analyse der Energieintegrität

Zu den Hauptsimulationsarten bei der Power-Integritätsanalyse gehören die DC-Spannungsabfallanalyse, die Entkopplungsanalyse und die Rauschanalyse. Die DC-Spannungsabfallanalyse umfasst die Analyse komplexer Verdrahtungen und Ebenenformen auf der Leiterplatte und kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie viel Spannung aufgrund des Widerstands des Kupfers verloren geht.

Zeigt aktuelle Dichte- und Temperaturdiagramme von „Hot Spots“ in der PI/thermischen Co-Simulation an

Die Entkopplungsanalyse führt typischerweise zu Änderungen im Wert, Typ und der Anzahl der im PDN verwendeten Kondensatoren. Daher ist es notwendig, die parasitäre Induktivität und den Widerstand des Kondensatormodells einzubeziehen.

Die Art der Geräuschanalyse kann variieren. Dazu können Störungen von IC-Stromanschlüssen gehören, die sich auf der Leiterplatte ausbreiten und durch Entkopplungskondensatoren kontrolliert werden können. Durch die Rauschanalyse kann untersucht werden, wie das Rauschen von einem Loch zum anderen gekoppelt wird, und es ist möglich, das synchrone Schaltrauschen zu analysieren.