ความสมบูรณ์ของกำลัง (PI)

การรวมกำลังไฟฟ้าหรือที่เรียกว่า PI คือการยืนยันว่าแรงดันและกระแสของแหล่งพลังงานและปลายทางตรงตามข้อกำหนดหรือไม่ ความสมบูรณ์ของกำลังยังคงเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง

ระดับความสมบูรณ์ของพลังงานประกอบด้วยระดับชิป ระดับการบรรจุชิป ระดับแผงวงจร และระดับระบบ ความสมบูรณ์ของพลังงานที่ระดับแผงวงจรควรเป็นไปตามข้อกำหนดสามประการต่อไปนี้:

1. ทำให้แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมที่พินชิปมีขนาดเล็กกว่าข้อกำหนด (เช่น ข้อผิดพลาดระหว่างแรงดันไฟฟ้าและ 1V น้อยกว่า +/ -50mv)

2. ควบคุมการฟื้นตัวของพื้นดิน (หรือที่เรียกว่า SSN สัญญาณรบกวนการสลับแบบซิงโครนัสและ SSO เอาต์พุตการสลับแบบซิงโครนัส);

3 ลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และรักษาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) : เครือข่ายการกระจายพลังงาน (PDN) เป็นตัวนำที่ใหญ่ที่สุดบนแผงวงจร ดังนั้นจึงเป็นเสาอากาศที่ง่ายที่สุดในการส่งและรับสัญญาณรบกวน

ปัญหาความสมบูรณ์ของพลังงาน

ปัญหาความสมบูรณ์ของแหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากการออกแบบตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนที่ไม่สมเหตุสมผล อิทธิพลร้ายแรงของวงจร การแบ่งส่วนที่ไม่ดีของแหล่งจ่ายไฟ/ระนาบกราวด์หลายตัว การออกแบบรูปแบบที่ไม่สมเหตุสมผล และกระแสไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ด้วยการจำลองความสมบูรณ์ของพลังงาน ปัญหาเหล่านี้ถูกพบ จากนั้นปัญหาความสมบูรณ์ของพลังงานได้รับการแก้ไขโดยวิธีการต่อไปนี้:

(1) โดยการปรับความกว้างของเส้นเคลือบ PCB และความหนาของชั้นอิเล็กทริกเพื่อตอบสนองความต้องการของความต้านทานลักษณะเฉพาะ การปรับโครงสร้างการเคลือบเพื่อให้ตรงตามหลักการของเส้นทางการไหลย้อนกลับสั้นของสายสัญญาณ ปรับแหล่งจ่ายไฟ/การแบ่งส่วนระนาบกราวด์ หลีกเลี่ยงปรากฏการณ์การแบ่งส่วนช่วงสายสัญญาณที่สำคัญ

(2) การวิเคราะห์ความต้านทานกำลังไฟฟ้าสำหรับแหล่งจ่ายไฟที่ใช้บน PCB และเพิ่มตัวเก็บประจุเพื่อควบคุมแหล่งจ่ายไฟที่ต่ำกว่าความต้านทานเป้าหมาย

(3) ในส่วนที่มีความหนาแน่นกระแสสูง ให้ปรับตำแหน่งของอุปกรณ์เพื่อให้กระแสไหลผ่านเส้นทางที่กว้างขึ้น

การวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของกำลัง

ในการวิเคราะห์ความสมบูรณ์ของกำลัง ประเภทการจำลองหลัก ได้แก่ การวิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าตก การวิเคราะห์การแยกส่วน และการวิเคราะห์สัญญาณรบกวน การวิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าตก Dc ประกอบด้วยการวิเคราะห์สายไฟที่ซับซ้อนและรูปร่างระนาบบน PCB และสามารถใช้เพื่อกำหนดว่าแรงดันไฟฟ้าจะสูญเสียไปเท่าใดเนื่องจากความต้านทานของทองแดง

แสดงกราฟความหนาแน่นและอุณหภูมิปัจจุบันของ "จุดร้อน" ใน PI/ การจำลองร่วมทางความร้อน

โดยทั่วไปการวิเคราะห์การแยกส่วนจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่า ประเภท และจำนวนของตัวเก็บประจุที่ใช้ใน PDN ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรวมการเหนี่ยวนำและความต้านทานของปรสิตของแบบจำลองตัวเก็บประจุด้วย

ประเภทของการวิเคราะห์เสียงรบกวนอาจแตกต่างกันไป ซึ่งอาจรวมถึงสัญญาณรบกวนจากพินกำลังของ IC ที่แพร่กระจายรอบๆ แผงวงจร และสามารถควบคุมได้โดยการแยกตัวเก็บประจุ ด้วยการวิเคราะห์สัญญาณรบกวน คุณสามารถตรวจสอบว่าสัญญาณรบกวนถูกเชื่อมต่อจากรูหนึ่งไปยังอีกรูหนึ่งได้อย่างไร และยังสามารถวิเคราะห์สัญญาณรบกวนการสลับซิงโครนัสได้