Новости PCB - Что такое система распределения PCB

Вообще говоря, PDS refers to the subsystem that distributes the Power of the Power Source to the devices and components in the system. система распределения во всех электрических системах, such as the lighting system of a building, осциллограф, a панель PCB, посылка, a chip, его внутренняя система распределения.

Power distribution system on панель PCB

В типичном продукте система распределения состоит из модуля регулятора напряжения (VRM) в PCB, герметизации и всех соединений на кристалле. можно разделить на четыре части:

модуль регулирования напряжения (VRM) включает его фильтрующий конденсатор - питание;

объёмная емкость на PCB, высокочастотная развязка, межсоединение, сквозное отверстие, питание / уровень земли - система распределения на PCB;

герметизированный штырь, соединительный провод, межсоединенный и встроенный конденсатор - система коммутации в герметичной форме;

система распределения на пластинах и на конденсаторах.

основное внимание в данной статье уделяется части 2, системе распределения PCB. Остальная часть выходит за рамки настоящего документа.

система распределения на PCB означает систему, в соответствии с которой PCB распределяет энергию питания между различными кристаллами и устройствами, требующими электроснабжения. в данной работе основное внимание уделяется распределительным системам на PCB, Поэтому мы согласны с тем, что система распределения или PDS, о которой говорится ниже, означает систему распределения в PCB..

система распределения предназначена для передачи правильного и стабильного напряжения, что означает, что напряжение на всех позициях PCB может быть правильным и стабильным при любой нагрузке. исследование правильной и стабильной работы распределительных систем называется проблемой целостности питания.

целостность власти

полнота питания означает степень, в которой питание системы удовлетворяет требованиям питания после того, как оно поступает через систему распределения, в порту устройства, требующего питания.

Generally speaking, элемент PCB, требующий питания, имеет определенные требования к рабочему питанию. Taking the chip as an example, Обычно он обозначает три параметра:

предельное напряжение питания: минимальное напряжение питания, которое может выдержать искатель питания на кристалле. напряжение питания чипа не может превышать требуемого диапазона; В противном случае, Чип может быть поврежден. в этом диапазоне функции чипа не могут быть гарантированы; Если чип находится в пределах предельного значения этого параметра в течение некоторого времени, то его долговременная стабильность будет под угрозой.

рекомендуемое рабочее напряжение: диапазон напряжения, необходимый для нормальной и надежной работы кристалла. обычно "V ± X%" - означает, что V является типичным рабочим напряжением на выводе генератора чипа, X% - допустимым диапазоном колебаний напряжения, а публичный X - 5 или 3.

шум источника питания: напряжение на выводе генератора чипа позволяет чип надежно работать на шум текстуры, как правило, с пиковым значением.

обычно для чипов устанавливаются требования "ограничения напряжения питания" и "рекомендуемое рабочее напряжение", но "шум питания" может не предоставляться отдельно, что может быть включено в параметр "рекомендуемое рабочее напряжение". "шум мощности" является основной темой настоящего документа, который будет обсуждаться отдельно позднее.

для того чтобы проиллюстрировать вышеприведенные примеры, вопрос о полноте питания обсуждался после того, как питание системы через систему распределения, как в различных опорах питания на кристалле выполнить требования "ограничения напряжения питания", "рекомендуемое рабочее напряжение" и "шум питания".

три особенности распределительных систем

The physical media of the Power distribution system are diverse, включающий соединитель, cable, след, динамическая плоскость, GND Plane, проход, припой, Pad, держатель кристалла, сорт. They differ in physical properties (material, форма, size, сорт.). Потому что система распределения предназначена для обеспечения электроснабжения систем, to provide stable voltage and complete current loop, Поэтому мы уделяем внимание только трем электрическим характеристикам распределительных систем: резистивным свойствам, индуктивная и ёмкостная характеристика.

резистивная характеристика

Resistance is a physical quantity representing the hindrance effect of conductor on DC current, обычно r - представление. Its main physical feature is that when current I flows through, electric energy is converted into heat energy (I2R), and dc voltage drop (IR) is generated at both ends.

сопротивление является характеристикой самого проводника, связанной с температурой проводника, его материалами, длиной и площадью поперечного сечения, и определяется формулой 1.1:

- - удельное сопротивление проводника

-- Length of conductor

- - площадь поперечного сечения проводника

среди

физические свойства проводника связаны с температурой. удельное сопротивление металла обычно возрастает при температуре.

сопротивление в распределительных системах везде: сопротивление постоянного тока и контактное сопротивление в кабелях и соединителях, сопротивление распределения медных проводов, слоёв электропитания, пластов и проходных отверстий, сопротивление постоянного тока в припои, паяльном диске и выводе кристалла, между ними сопротивление контакта.

при прохождении токов через эти резисторы они производят два действия:

Dc voltage Drop (IR Drop) : This effect will cause the power supply voltage to gradually decrease along the power distribution network, повышение опорного напряжения на землю, thus reducing the voltage of the port of the device requiring power supply, вызывать проблему целостности питания.

тепловое потребление энергии: расход тепла преобразует энергию в тепло и увеличивает температуру системы, что влияет на стабильность и надежность системы.

эквивалентность сопротивления и нагрузки распределительных систем схемам, показанным на рис. 1.1:

в частности, Vsource обозначает напряжение питания, Voutput - выходное напряжение, RS - сопротивление питания, R1 - сопротивление распределения по пути питания, R2 - сопротивление распределения по пути возвращения. Предположим, ток в цепи 1, напряжение питания нагрузки, как показано в уравнении 1.2:

RS понижает напряжение на IRS, снижает напряжение на выходе IRS VOutput, напряжение на пути к питанию падает на IR1, уменьшает напряжение питания Vcc, возвращает напряжение на пути к IR2, увеличивает нагрузку на уровень GND. падение давления в резисторах RS, R1 и R2, о котором говорилось выше, уменьшит нагрузку на напряжение питания vCC GND, что приведет к нарушению целостности питания.

тепловая потеря на сопротивлении системы распределения приведет к преобразованию энергии в тепло и ее рассеянию, что снижает эффективность системы. В то же время нагревание может привести к повышению температуры системы и снижению срока службы некоторых видов оборудования (например, электролитических конденсаторов), что может повлиять на стабильность и надежность системы. чрезмерная плотность тока в некоторых районах может также привести к дальнейшему повышению локальных температур или даже к их сжиганию.

из вышеприведенного анализа видно, что эти два воздействия вредны для системы, и их влияние прямо пропорционально величине сопротивления, поэтому снижение резистивных свойств распределительных систем является одной из целей нашего проектирования.

индуктивная характеристика

Inductance is a physical quantity that characterizes the resistance of a conductor to alternating current. когда ток протекает через проводник, a magnetic field will be formed around the conductor. при изменении тока, изменится и магнитное поле, and the changing magnetic field will form an induced voltage at both ends of the conductor. полярность напряжения удерживает индуктивный ток от изменения первоначального тока. When a change in the magnetic field around a conductor is caused by a change in the current in other conductors, индуктивное напряжение в проводнике, and the polarity of the voltage will cause the induced current to obstruct the change in the original current. влияние этого проводника на изменение тока называется индуктивностью, the former called self-inductance L, последний называется. Here we directly give two characteristics of mutual inductance:

симметрия: взаимность между двумя проводниками A и B, независимо от их размера, формы и относительного положения, равна взаимности проводника B по отношению к проводнику A, т.е.

взаимная индуктивность меньше самоиндукции: произвольное взаимодействие двух проводников меньше самоиндукции любого проводника.