欧美7160人体艺术

PI电源完全性仿真仿真阐发

日期:2018-05-26 / 人气: / 来历:dqjinhe.com

1 仿真内容
 
序号
电源旌旗灯号称号
仿真内容
1
3.3V
1.IR Drop阐发
2.谐振形式阐发
3.阻抗阐发
 
2模子材料/文件
 
文件/器件
模子/文件
PCB文件
XXXX.brd
道理图
XXXX.pdf
电容模子库
参考XXXX器件库模子参数
 
3 仿真内容描写
1)IR Drop 阐发:
仿真电源立体层的直流电压降,和过孔、铜皮的电流密度与电流标的目的,考查立体层的载流才能。
2)谐振形式阐发:
在预规划设想阶段停止谐振形式阐发,能够考查以后的叠层布局、立体朋分和开端去耦设想是不是公道。经由过程转变叠层布局、立体朋分和去耦电容,能够转变谐振的频次和散布,尽能够的不要将关头的器件和走线落在与之任务频次相干的、谐振较大的立体之上。后仿真中,若关头器件放在谐振点上,在呼应地位增添去耦电容器,转变谐振特征,从而知足电源分派收集(PDN)的请求。
3)阻抗阐发:
    经由过程增添各种去耦电容器,使PDN在必然频次规模内知足方针阻抗的请求,以使负载芯片在电压动摇许可的规模内获得延续、疾速、不变的电流供应,从而保障体系供电的靠得住性和杰出的噪声按捺。
4  PCB叠层参数
5  PDN散布干系
按照道理图设想,待阐发的PDN和电流耗损大抵环境如表1所示。表1中疏忽了一些功耗很小的芯片。
表1 PDN散布干系列表
电源收集
供电模块
供应芯片
电流耗损
合计
电流
3.3V
X1、X3
D27à转1.0V_V6A_N
IMGTAVCC=56.1mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
13.9A
D29à转1.0V_V6A_S
D28à转1.2V_V6A_N
IMGTAVTT=55.9mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D30à转1.2V_V6A_S
D31à转1.0V_V6B_N
IMGTAVCC=56.1mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D33à转1.0V_V6B_S
D32à转1.2V_V6B_N
IMGTAVTT=55.9mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D34à转1.2V_V6B_S
D35à转1.0V_V5_L
IMGTAVCC,GTX电流约为1.2A,效力70%,以是VRM输出电流约为0.5A
D37à转1.0V_V5_H
D36à转1.2V_V5_L
IMGTAVTTTX+IMGTAVCCPLL,GTX电流约为0.7A.,效力80%,故VRM输出电流约为0.3A
D38à转1.2V_V5_H
D45à转1.0V_V6A
供V6的内核,输出15A,效力85%,输出电流约5.35A
D46à转1.0V_V6A
D49à转1.0V_V6B
供V6的内核,输出15A,效力85%,输出电流约5.35A
D50à转1.0V_V6B
D17-D22(TXB0105PWR)
延续输出电流约为0.1A,总计0.1A*6=0.6A
 6 IR-Drop 仿真
按照负载芯片电流耗损环境,观察电源立体各点的DC压降环境,和电流密度是不是超越铜皮的载流才能等,各个电源收集的详细阐发图以下:
1)3.3V电源收集
立体DC电压散布图(第10层):
..........
立体电流密度散布图(第10层):
..........
题目点:电流密度局部过大_第10层_最大129.8A/mm2
..........
题目点详细地位:
.......................
总结:按照以上仿真成果可见, 3.3V电源收集有局部处所表现出比拟大的电流密度,倡议将呼应处所的宽度加大或增添过孔数目,从而改良电流密度散布环境。备注:电流密度判定规范见附件“立体载流才能申明”。
7 立体谐振阐发
杰出的PDN设想应保障在谐振频点上无此谐振频次的鼓励源或旌旗灯号走线,若是有则倡议在谐振点增添此频次的去耦电容来改良谐振状态,从而将因立体本证谐振引发的电源弹、地弹减小到最小。
................
申明:在上图白色立体呈现谐振较大的景象,谐振幅度为正负0.99V,按照芯片摆放地位环境可知,在这处有能够会呈现403MHz摆布的鼓励旌旗灯号源,从而引发立体在此频次处的谐振,形成电磁辐射和SI、PI题目。倡议在此处增添高频去耦电容器,如0402  X7R  390pF  ESL=0.45nH。数目能够挑选1-2颗。
8 电源收集阻抗阐发
报告中接纳基于频域方针阻抗的方式来评价电源收集的机能。方针阻抗的界说以下:
 
此中,Voltage_tolerance是电压噪声容限,普通为供电电压的5%;Transient_current为芯片普通任务时的刹时电流,如不晓得这一数值可按照最大电流的一半估量。 按照这一方式,设想方针便是在必然的频次规模内,使电源收集的阻抗不跨越方针阻抗。若是在某些频点或频段阻抗超标,能够增添呼应的电容器停止去耦。因为封装电感等寄生参数的影响,PCB板级的去耦频次下限普通为200MHz,高于这一频次须要封装内或die上的去耦电容。
表2 PDN方针阻抗
电源收集
供应芯片
电流耗损
电源收集
刹时电流
方针阻抗
3.3V
D27à转1.0V_V6A_N
IMGTAVCC=56.1mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
13.9A
0.012ohm
D29à转1.0V_V6A_S
D28à转1.2V_V6A_N
IMGTAVTT=55.9mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D30à转1.2V_V6A_S
D31à转1.0V_V6B_N
IMGTAVCC=56.1mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D33à转1.0V_V6B_S
D32à转1.2V_V6B_N
IMGTAVTT=55.9mA*20=1.2A,效力80%,以是VRM输出电流约为0.45A
D34à转1.2V_V6B_S
D35à转1.0V_V5_L
IMGTAVCC,GTX电流约为1.2A,效力70%,以是VRM输出电流约为0.5A
D37à转1.0V_V5_H
D36à转1.2V_V5_L
IMGTAVTTTX+IMGTAVCCPLL,GTX电流约为0.7A.,效力80%,故VRM输出电流约为0.3A
D38à转1.2V_V5_H
D45à转1.0V_V6A
供V6的内核,输出15A,效力85%,输出电流约5.35A
D46à转1.0V_V6A
D49à转1.0V_V6B
供V6的内核,输出15A,效力85%,输出电流约5.35A
D50à转1.0V_V6B
D17-D22(TXB0105PWR)
延续输出电流约为0.1A,总计0.1A*6=0.6A
3.3V_V5
D3(V5)
V5的3.3V I/O电流约3A
3A
0.055ohm
1)3.3V电源收集
...........
对DC-DC电源芯片,其呼应频次最高到几百KHz,以是报告中阻抗阐发到1MHz。上图中蓝色横线界说了3.3V收集的方针阻抗,可见在1MHz频次规模内,芯片D31处的阻抗知足请求
2)3.3V_V5电源收集
...............
3.3V_V5收集给V5 FPGA呼应I/O供电,按照总线速率阻抗须要阐发到100MHz,这里阐发到板级下限200MHz。从上图可见,在高于50MHz时阻抗跨越了方针阻抗的请求。倡议在D3四周增添SRF(自谐振频次)更高的去耦电容器,上面给出一些参考值,数目要按照详细范例的ESR来拔取。道理图中首要是利用了0.1uF的电容器,SRF在25MHz摆布,如空间无限能够去掉一些,换成更高频次的电容器。
0402  X5R  2.2nF  ESL=0.45nH  SRF=170MHz
0402  X5R  4.7nF  ESL=0.55nH  SRF=100MHz
0402  X7R  22nF  ESL=0.45nH  SRF=50MHz
 
附件1:DC-DC芯片输出电流计较

【格亚信电子】是专业处置电子产物设想、电子计划开辟、电子产物PCBA加工的深圳电子计划公司,首要设想电子产物包含工控、汽车、电源、通讯、安防、医疗电子产物开辟。

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作者:电子产物设想


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