Projektowanie i weryfikacja HyperLynx AC PDN

A Sieć dystrybucji energii (PDN) na płytce drukowanej (Printed Circuit Board) to złożona sieć śladów, płaszczyzn i komponentów odpowiedzialnych za dystrybucję mocy do różnych komponentów i układów scalonych na płycie. Jego głównym celem jest zapewnienie, że każdy element otrzymuje odpowiednie i stabilne zasilanie elektryczne, przy jednoczesnym minimalizowaniu wahań napięcia i zapewnieniu optymalnej wydajności i niezawodności systemu elektronicznego. PDN zazwyczaj obejmuje płaszczyzny mocy, płaszczyzny uziemienia, ślady mocy, kondensatory odłączające i inne komponenty, które współpracują ze sobą w celu zarządzania i dystrybucji energii elektrycznej w całej płytce drukowanej. Wreszcie, PDN zapewnia nie tylko sposób dostarczania prądu do układów scalonych na płycie, ale także ścieżkę prądu powrotnego.

Naszym celem podczas analizy sieci dystrybucji energii jest określenie impedancji sieci, która zdefiniuje zmiany napięcia, których doświadcza układ scalony. Wysokowydajny PDN będzie wykazywał niską impedancję. W kontekście prądu przemiennego (AC) PDN musi zapewniać wystarczający prąd do szybkiego przełączania układów scalonych, jednocześnie skutecznie zarządzając falowaniem napięcia i spadkami napięcia. Napięcie szynowe musi być stabilne i mieścić się w granicach napięcia od prądu stałego aż do przepustowości prądu przełączającego dla układu scalonego, który może znajdować się w zakresie GHz. Gdy obciążenie prądowe wzrasta, niewystarczający PDN może prowadzić do problemów, takich jak nadmierne tętnienie napięcia, spadki napięcia i niestabilność VRM. To tętnienie zasilaczy może powodować problemy z działaniem lub problemy z integralnością danych.

An Analiza oddzielania prądu przemiennego pomaga określić, czy PDN jest zaprojektowany tak, aby zapewnić odpowiednie zasilanie prądem i utrzymywać stabilne napięcie dla usług IT układu scalonego. Przy niskich częstotliwościach (<100 kHz) Moduł regulatora napięcia (VRM) i kondensatory masowe działają w celu zapewnienia niskiej impedancji dla PDN. Kondensatory odłączające i pojemność międzypłaszczyznowa, od układania płyty, zapewniają niską impedancję od ~ 100 kHz do zakresu ~10 - 100 MHz. Po tym zakresie kondensatory odłączające stają się głównie indukcyjne i nie są w stanie zapewnić niskiej impedancji dla PDN. Ten zakres częstotliwości to miejsce, w którym oddzielanie na opakowaniu i na matrycy musi przejąć kontrolę i zapewnić niską impedancję, zwykle w zakresie od ~ 10 - 100 MHz do GHz. Ważne jest, aby pamiętać, że indukcyjność pakietu IC ograniczy najwyższą efektywną częstotliwość konstrukcji PDN na poziomie płyty. Większa indukcyjność opakowania obniży efektywny zakres częstotliwości kondensatorów odłączających PCB.