שלמות כוח (PI)

אינטגרליות הספק, המכונה PI, היא לאשר אם המתח והזרם של מקור הכוח והיעד עומדים בדרישות. שלמות החשמל נותרה אחד האתגרים הגדולים ביותר בתכנון PCB מהיר.

רמת תקינות החשמל כוללת את רמת השבב, רמת אריזת השבב, רמת המעגלים ורמת המערכת. ביניהם, תקינות החשמל ברמת המעגל צריכה לעמוד בשלוש הדרישות הבאות:

1. הפוך את אדוות המתח בפין השבב לקטן מהמפרט (לדוגמה, השגיאה בין מתח ל-1V היא פחות מ-+/ -50mv);

2. בקרת ריבאונד קרקע (הידוע גם כרעש מיתוג סינכרוני SSN ופלט מיתוג סינכרוני SSO);

3, צמצם הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) ושמור על תאימות אלקטרומגנטית (EMC): רשת חלוקת הכוח (PDN) היא המוליך הגדול ביותר בלוח המעגלים, ולכן היא גם האנטנה הקלה ביותר לשידור וקליטת רעש.

בעיית שלמות חשמל

בעיית תקינות אספקת הכוח נגרמת בעיקר מהתכנון הלא סביר של קבלי הניתוק, ההשפעה הרצינית של המעגל, הפילוח הרע של מספר ספק כוח/מישור הארקה, התכנון הלא סביר של היווצרות והזרם הלא אחיד. באמצעות הדמיית תקינות הספק, נמצאו בעיות אלו, ולאחר מכן נפתרו בעיות תקינות הספק בשיטות הבאות:

(1) על ידי התאמת רוחב קו הלמינציה של PCB ועובי השכבה הדיאלקטרית כדי לעמוד בדרישות העכבה האופיינית, התאמת מבנה הלמינציה כדי לעמוד בעקרון של נתיב הזרימה האחורית הקצרה של קו האות, התאמת פילוח אספקת החשמל/מישור ההארקה, הימנעות מהתופעה של פילוח חשוב של קו האות;

(2) בוצע ניתוח עכבת הספק עבור ספק הכוח המשמש ב-PCB, והקבל נוסף כדי לשלוט באספקת החשמל מתחת לעכבת המטרה;

(3) בחלק עם צפיפות זרם גבוהה, התאם את מיקום המכשיר כדי לגרום לזרם לעבור דרך רחבה יותר.

ניתוח שלמות כוח

בניתוח שלמות הספק, סוגי הסימולציה העיקריים כוללים ניתוח נפילות מתח DC, ניתוח ניתוק צימוד וניתוח רעש. ניתוח נפילות מתח DC כולל ניתוח של צורות חיווט מורכבות ומישוריות על גבי ה-PCB וניתן להשתמש בו כדי לקבוע כמה מתח יאבד עקב התנגדות הנחושת.

מציג גרפים של צפיפות זרם וטמפרטורה של "נקודות חמות" בסימולציית PI/תרמית

ניתוח ניתוק מניע בדרך כלל שינויים בערך, סוג ומספר הקבלים המשמשים ב-PDN. לכן, יש צורך לכלול השראות טפיליות והתנגדות של מודל הקבלים.

סוג ניתוח הרעש עשוי להשתנות. הם יכולים לכלול רעש מפיני מתח IC שמתפשטים סביב המעגל וניתן לשלוט בהם על ידי ניתוק קבלים. באמצעות ניתוח רעש, ניתן לחקור כיצד הרעש מקושר מחור אחד למשנהו, וניתן לנתח את רעשי המיתוג הסינכרוני.