电源直流(DC)分析

本文主要讲解在电源仿真中的DC相关知识,文中涉及常见的DC需要关心的问题以及通过仿真和实测验证结果的正确性。


1. 电源直流(DC)主要分析的问题

  • 直流压降(IRdrop);
  • 电阻分析;
  • 电流密度分析;
  • Via电流分析;
  • 热分析;

(1)直流压降(IRdrop)分析

  • IR drop含义:直流工作时由直流电阻造成的电压降,而此时的压降可直接由I * R的乘积得到因而得名;
  • 电源的波动有DC损耗和AC噪声组成,如果降低了DC损耗那么将为AC噪声留出更大的设计余量;
  • 持续增大的器件工作电流,使得压降问题也越来越大,IR Drop的容限越来越小;

(2)电阻分析

电阻公式如下:

σ为材料的电导率,铜的电导率为5.8 x 107S/m。

减小电阻值的方法有:厚平面、实心过孔、短而宽平面;

(3)电流密度分析

  • 当电流通过一个狭窄区域的时候,通常会产生较大的电流密度,从而导致PCB板局部温度的升高,造成可靠性问题;
  • 电流平面上出现最大密度的区域称为电流热点,这些热点可能导致严重的热可靠性问题;
  • 应保证板子上的电流密度分布均匀,要避免在关键IC器件芯片附件和高速信号走线附近出现电流热点。

(4)Via电流分析

  • 大电流处过孔数目较多,需要尽量保证各个Via过流的均匀性,以免对局部过流大的Via造成可靠性问题;
  • 通过必要的仿真,优化Via过孔的位置和数量。

(5)热分析

待补充。。。

2. 仿真应用实例与项目实测对比

2.1 仿真与实测数值对比

结果对比:可以看到仿真和实测有很好的一致性。

2.2 电流密度分布图

2.3 过孔电流分布图

2.4 GND平面电压分布

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