Teknik PCB - Projek sistem bekalan kuasa PCB

Analisis dan desain sistem bekalan kuasa (PDS) semakin penting dalam bidang desain PCB kelajuan tinggi, terutama dalam komputer, semikonduktor, komunikasi, rangkaian dan industri elektronik konsumen. Dengan peningkatan teknologi VLSI yang tidak dapat dihindari, tenaga bekalan kuasa sirkuit terintegrasi akan terus berkurang. Semakin banyak penghasil bergerak dari teknologi 130nm ke teknologi 90nm, terduga bahawa tenaga bekalan kuasa akan jatuh ke 1.2V atau lebih rendah, sementara arus juga akan meningkat secara signifikan. Dari titik tegangan IR DC ke kawalan fluktuasi tegangan dinamik AC, kerana julat bunyi yang boleh diperbolehkan semakin kecil, trend pembangunan ini telah membawa cabaran besar untuk desain sistem bekalan kuasa.

1. Biasanya dalam analisis AC, impedance input antara kuasa dan tanah adalah pengamatan penting yang digunakan untuk mengukur ciri-ciri sistem bekalan kuasa. Pendekatan pengamatan ini telah berevolusi ke dalam pengiraan jatuh tegangan IR dalam analisis DC. Sama ada dalam analisis DC atau AC, faktor yang mempengaruhi ciri-ciri sistem bekalan kuasa ialah: lapisan PCB, bentuk lapisan lapisan papan kuasa, bentuk komponen, pengedaran vias dan pin, dan sebagainya.

2. Konsep impedance input antara kuasa dan tanah boleh digunakan dalam simulasi dan analisis faktor di atas. Contohnya, aplikasi yang sangat luas impedance input tanah kuasa adalah untuk menilai kedudukan kapasitor pemisah di papan. Dengan bilangan tertentu kondensator penyahpautan yang ditempatkan di papan, resonansi unik papan sirkuit sendiri boleh ditahan, dengan itu mengurangi generasi bunyi, dan juga mengurangi radiasi pinggir papan sirkuit untuk mengurangi masalah kompatibilitas elektromagnetik. Untuk meningkatkan kepercayaan sistem bekalan kuasa dan mengurangkan biaya penghasilan sistem, jurutera desain sistem mesti sering mempertimbangkan bagaimana untuk memilih bentangan sistem kapasitor penyahpautan secara ekonomi dan efektif.

Sistem bekalan kuasa dalam sistem sirkuit kelajuan tinggi biasanya boleh dibahagi ke tiga subsistem fizikal: cip, struktur pakej sirkuit terintegrasi dan PCB. Grid kuasa pada cip terdiri dari beberapa lapisan logam yang ditempatkan secara alternatif. Setiap lapisan logam terdiri dari garis logam tipis dalam arah X atau Y untuk membentuk grid kuasa atau tanah, dan melalui lubang menyambung garis logam tipis dari lapisan yang berbeza.

3. Fabrik PCB mengintegrasikan banyak unit penyahpautan untuk beberapa cip prestasi tinggi, tidak kira kuasa inti atau IO. Struktur pakej litar terintegrasi, seperti PCB yang dikurangkan, mempunyai beberapa lapisan kuasa atau pesawat tanah dengan bentuk kompleks. Pada permukaan atas struktur pakej, biasanya terdapat tempat untuk memasang kondensator penyahpautan. Bentangan PCB biasanya mengandungi tenaga terus menerus dan pesawat tanah dengan kawasan yang lebih besar, serta beberapa komponen kondensator penyahpautan yang besar dan kecil, dan modul penyesuaian tenaga (VRM). Bonding wayar, bumps C4, dan bola askar menyambung cip, pakej, dan PCB bersama-sama. Seluruh sistem bekalan kuasa mesti memastikan setiap peranti sirkuit terintegrasi menyediakan tenaga stabil dalam julat normal. Namun, menukar arus dan kesan frekuensi tinggi parasit dalam sistem bekalan kuasa sentiasa memperkenalkan bunyi tekanan.