Tecnología de PCB - Diseño del sistema de alimentación de PCB

En el campo del diseño de PCB de alta velocidad, especialmente en las industrias de computadoras, semiconductores, comunicaciones, redes y electrónica de consumo, el análisis y diseño de sistemas de energía se ha vuelto cada vez más importante. A medida que la tecnología de circuitos integrados a gran escala se reduzca aún más, el voltaje de alimentación de los circuitos integrados seguirá disminuyendo. A medida que más y más fabricantes pasen de la tecnología de 130 nm a la tecnología de 90 nm, es previsible que el voltaje de la fuente de alimentación caiga a 1,2 V o incluso menos, mientras que la corriente aumentará significativamente. Desde la caída de la tensión ir de corriente continua hasta el control de fluctuación de la tensión dinámica de ca, a medida que el rango de ruido permitido es cada vez más pequeño, esta tendencia de desarrollo plantea un gran desafío para el diseño del sistema de suministro de energía.

1. por lo general, en el análisis de ca, la resistencia de entrada entre la fuente de alimentación y el suelo es una observación importante para medir las características del sistema de fuente de alimentación. La determinación de esta observación se ha desarrollado en el cálculo de la caída de tensión ir en el análisis de DC. Ya sea en el análisis de DC o ac, los factores que afectan las características del sistema de alimentación son: estratificación de pcb, forma del plano de la capa de la placa de alimentación, disposición de los componentes, distribución de agujeros y pines, etc.

2. el concepto de resistencia de entrada entre la fuente de alimentación y el suelo se puede utilizar para simular y analizar los factores anteriores. Por ejemplo, una aplicación muy amplia de la resistencia de entrada a tierra de la fuente de alimentación es evaluar la ubicación de los condensadores de acoplamiento en la placa de circuito. Al colocar un cierto número de condensadores de desacoplamiento en la placa de circuito, se puede inhibir la resonancia única de la propia placa de circuito, reduciendo así la generación de ruido, y también se puede reducir la radiación de borde de la placa de circuito para aliviar los problemas de compatibilidad electromagnética. Para mejorar la fiabilidad del sistema de suministro de energía y reducir los costos de fabricación del sistema, los ingenieros de diseño del sistema a menudo deben considerar cómo elegir el diseño del sistema del condensadores de desacoplamiento de manera económica y efectiva.

Los sistemas de energía en los sistemas de circuitos de alta velocidad generalmente se pueden dividir en tres subsistemas físicos: chips, estructuras de encapsulamiento de circuitos integrados y pcb. La red eléctrica en el chip está compuesta por varias capas metálicas colocadas alternativamente. Cada capa metálica está compuesta por tiras metálicas delgadas en la dirección X o y para formar una fuente de alimentación o una red de puesta a tierra, con agujeros que conectan diferentes capas de tiras metálicas delgadas.

3. la fábrica de PCB integra muchas unidades de desacoplamiento para algunos chips de alto rendimiento, ya sea el núcleo o la fuente de alimentación io. La estructura de encapsulamiento de circuitos integrados, al igual que los PCB reducidos, tiene varias capas de fuentes de alimentación complejas o planos de tierra. En la superficie superior de la estructura de encapsulamiento, generalmente hay un lugar donde se instala un capacitor de desacoplamiento. El diseño del PCB suele contener una fuente de alimentación continua más grande y un plano de tierra, así como algunos componentes de condensadores de desacoplamiento discretos grandes y pequeños, y un módulo de rectificador de Potencia (vrm). Los cables de unión, las protuberancias C4 y las bolas de soldadura conectan el chip, el encapsulamiento y el pcb. Todo el sistema de alimentación debe garantizar que cada dispositivo de circuito integrado proporcione un voltaje estable dentro del rango normal. Sin embargo, los interruptores de corriente y los efectos parasitarios de alta frecuencia en el sistema de energía siempre introducen ruido de voltaje.