PCB技術 - PCB電源システム設計

The analysis and design of power supply system (PDS) is becoming more and more important in the field of high-speed PCB設計, 特にコンピュータで, 半導体, コミュニケーション, ネットワーク・家電産業. VLSI技術の不可避のスケーリングダウン, 集積回路の電源電圧は減少し続ける. ますます多くのメーカーが130 nm技術から90 nm技術に変わる, 電源電圧が1に低下することは予測可能である.2 Vあるいはそれよりも低い, 一方、電流も大幅に増加する. DC IR電圧降下からAC動的電圧変動制御まで, 許容ノイズ範囲が小さくなるほど小さくなる, この開発動向は電力供給システムの設計に大きな課題をもたらした.

通常、AC分析において、電源と接地との間の入力インピーダンスは、電源システムの特性を測定するために重要な観察である。この観察の決定は直流解析におけるir電圧降下の計算に発展した。DCまたはACの解析において、電源システムの特性に影響する要因は、PCB積層、パワーボード層平面の形状、部品のレイアウト、ビアおよびピンの分布などである。

2）電力と接地の間の入力インピーダンスの概念は、上記の要因のシミュレーションおよび解析で使用することができる。例えば、パワーグラウンド入力インピーダンスの非常に広い用途は、ボード上のデカップリングコンデンサの配置を評価することである。ボード上に配置された特定の数のデカップリングコンデンサを用いることにより、回路基板自体の固有の共振を抑制することができ、それによってノイズの発生を低減し、また、回路基板のエッジ放射を低減して、電磁両立性問題を軽減する。電力系統の信頼性を向上させ、システムの製造コストを低下させるために、システム設計技術者は、デカップリングコンデンサのシステムレイアウトを経済的かつ効果的に選択する方法を検討しなければならない。

高速回路システムにおける電源システムは、通常、3つの物理サブシステムに分けられる。チップ、集積回路パッケージ構造およびPCB。チップ上のパワーグリッドは交互に配置されたいくつかの金属層で構成される。各金属層は、XまたはY方向に薄い金属ストリップから構成され、パワーまたはグラウンドグリッドを形成し、バイアホールは、異なる層の薄い金属ストリップを接続する。

3. The PCB工場 いくつかの高性能チップのために多くのデカップリングユニットを統合する, コアまたはIO電源に関係なく. 集積回路実装構造, 縮小PCBのように, 複雑な形状を持ついくつかの層のパワーまたは接地面を持つ. パッケージ構造の上面に, 通常、デカップリングコンデンサを設置する場所がある. The PCBレイアウト 通常、より大きな面積の連続した力と接地面を含む, いくつかの大小の離散デカップリングコンデンサコンポーネントと同様に, and a power rectifier module (VRM). ボンディングワイヤ, バンプ, そして、はんだボールはチップを接続する, パッケージ, PCBと共に. 電力供給システム全体は、各集積回路装置が正常範囲内で安定した電圧を提供することを保証しなければならない. しかし, 電源システムにおけるスイッチング電流と寄生周波数の影響は常に電圧雑音を導入する.