Целостность питания (PI)

Целостность питания, называемая PI, предназначена для подтверждения того, соответствуют ли напряжение и ток источника питания и назначения требованиям. Целостность питания остается одной из самых больших проблем при проектировании высокоскоростных печатных плат.

Уровень целостности питания включает в себя уровень микросхемы, уровень корпуса микросхемы, уровень печатной платы и уровень системы. Среди них целостность питания на уровне печатной платы должна соответствовать следующим трем требованиям:

1. Сделайте пульсации напряжения на выводе чипа меньшими, чем указано в спецификации (например, ошибка между напряжением и 1 В составляет менее +/-50 мВ);

2. Контроль отскока земли (также известный как синхронный шум переключения SSN и синхронный выход переключения SSO);

3. Уменьшите электромагнитные помехи (EMI) и поддерживайте электромагнитную совместимость (EMC): сеть распределения электроэнергии (PDN) является самым большим проводником на печатной плате, поэтому это также самая простая антенна для передачи и приема шума.

Проблема с целостностью питания

Проблема целостности источника питания в основном вызвана необоснованной конструкцией развязывающего конденсатора, серьезным влиянием схемы, плохой сегментацией нескольких источников питания/заземляющего слоя, необоснованной конструкцией формирования и неравномерным током. Эти проблемы были обнаружены посредством моделирования целостности электропитания, а затем проблемы целостности электропитания были решены следующими методами:

(1) регулируя ширину линии ламинирования печатной платы и толщину диэлектрического слоя в соответствии с требованиями характеристического импеданса, настраивая структуру ламинирования в соответствии с принципом короткого обратного пути сигнальной линии, настраивая сегментацию источника питания/заземляющей плоскости, избежание явления сегментации важного участка сигнальной линии;

(2) анализ импеданса мощности был проведен для источника питания, используемого на печатной плате, и был добавлен конденсатор для контроля источника питания ниже целевого импеданса;

(3) в части с высокой плотностью тока отрегулируйте положение устройства, чтобы ток проходил по более широкому пути.

Анализ целостности электропитания

При анализе целостности электропитания основные типы моделирования включают анализ падения напряжения постоянного тока, анализ развязки и анализ шума. Анализ падения напряжения постоянного тока включает в себя анализ сложных проводов и форм плоскостей на печатной плате и может использоваться для определения количества потерь напряжения из-за сопротивления меди.

Отображает графики плотности тока и температуры в «горячих точках» при совместном PI/тепловом моделировании.

Анализ развязки обычно приводит к изменению номинала, типа и количества конденсаторов, используемых в PDN. Следовательно, необходимо учитывать паразитную индуктивность и сопротивление модели конденсатора.

Тип анализа шума может быть разным. Они могут включать шум от выводов питания микросхемы, который распространяется по печатной плате и может контролироваться с помощью развязывающих конденсаторов. С помощью анализа шума можно исследовать, как шум передается от одного отверстия к другому, а также можно проанализировать шум синхронного переключения.