Технология PCB - Как сбалансировать дизайн питания PCB

когда дизайн сложнее панель PCB, Ты должен сделать что - то, что было задумано.. Потому что эти весы, there are several factors that affect the design of a PCB's power distribution network.

Как сбалансировать дизайн питания PCB

при установке конденсатора на PCB возникает дополнительная индуктивность контура, связанная с установкой конденсатора. значение индуктивности контура зависит от конструкции. индуктивность контура зависит от ширины и длины линии от конденсатора до отверстия, длины линии, соединяющей конденсатор с силовым / сопрягаемым пластом, расстояния между двумя отверстиями, диаметра отверстия, сварного диска конденсатора и т.д.

Key points in the design of reducing the inductance of capacitor circuit:

отверстие должно быть как можно ближе к конденсатору. уменьшить расстояние между силовыми / заземленными отверстиями. если это возможно, то параллельно используется несколько каналов питания / заземления. например, два отверстия противоположной полярности тока должны быть как можно ближе, а отверстие с одинаковой полярностью тока должно быть как можно дальше.

- соединение отверстия с ёмкостным штырем с помощью короткого кабеля, wide wires.

- установка конденсаторов на поверхность PCB (верх и низ), как можно ближе к соответствующим слоям питания / соприкосновения. Это уменьшает расстояние между отверстиями. использовать тонкий электролит между питанием и заземлением.

далее следуют три разных проектировочных дела., for capacitor mounting and propagation inductance. инжир. На рисунке 2 показано введение индуктивности в контур при различных проектных условиях.

Пример 1: плохой дизайн

- дизайнеры не обращают внимания на дизайн распределительных сетей (PDN).

■ Spacing of holes is not optimized.

- расстояние между энергией и уровнем земли не оптимизировано.

- длинная кабельная дистанция между отверстиями и штырями конденсатора.

для общего размера индуктивности контура, индуктивность контура в основном получена от заданной линии, так как плохая Проектная длина линии в пять раз больше, чем в двух других случаях (хорошее проектирование и очень хорошее проектирование). расстояние от основания конденсатора до ближайшей плоскости также является важным фактором размера индуктивности контура. из - за отсутствия оптимизации (10мил) электропроводка сильно влияет на размер индуктивности всего контура. Кроме того, поскольку конструкторы использовали 10 миллилитров диэлектрического материала между силовыми установками и поверхностью земли, вторичные элементы индуктивности контура связаны с распространением индуктивности. расстояние между отверстиями не оптимизируется так важно, как длина отверстия. отверстие становится длиннее, а дыра - сильнее.

Пример 2: хорошее проектирование

■ The designers focused on the design of a partial power distribution network (PDN).

- - улучшено расстояние между отверстиями. длина дыры остается неизменной.

- улучшение расстояния между энергией и поверхностью земли;.

- оптимизация расстояния от отверстия до пятки конденсатора.

The circuit inductance of the wire is still the main contributor to the overall circuit inductance. Однако, the inductance of the well-designed circuit is about 2.в семь раз меньше плохой схемы. Because the designers reduced the thickness of the dielectric from 10mil to 5mil, уменьшение индуктивности распространения. The impact of the perforations is slightly improved by reducing the distance between the perforations.

- Дизайнеры очень ценят дизайн PDN.

- - улучшено расстояние и длина отверстия.

также полностью оптимизировано расстояние между энергией и землей.

- оптимизация расстояния от отверстия до пятки конденсатора.

очень хорошо сконструированная индуктивность в 7,65 раза больше, чем плохая конструкция. Это достигается за счет снижения толщины на PCB от поверхности, установленной конденсатором, до почти плоского слоя из - за сокращения длины проводов. Поскольку конструкторы оптимизировали толщину слоя электролита между энергией и поверхностью земли, распространение индуктивности значительно снизилось. Благодаря значительному сокращению разрыва отверстий и длины отверстий значительно улучшилось и индуктивность петли, проходящей через отверстия. по сравнению с плохим дизайном, очень хорошо сконструированная общая индуктивность контура уменьшилась на один из семи главных факторов.

On the PCB, Введение дополнительной индуктивности в петлю отверстия за счет установки конденсатора, thus reducing the resonant frequency of the capacitor. You must take this into account when designing a power distribution network (PDN). снижение индуктивности контура при проектировании высокой частоты является очевидным способом снижения сопротивления.

для указанных источников, инструмент PDN генерирует PCB, чтобы отображать его на более высокой частоте отсечки, чем очень хорошо сконструировано или плохо спроектировано. Это может идти вразрез с ожидаемыми результатами, поскольку для развязки на более высоких предельных частотах требуется больше емкостей, чем для развязки на более низких предельных частотах. при хорошем проектировании, более высокая частота отсечки означает, что более высокая частота может быть развязана. конденсаторы, установленные на PCB, имеют развязывание высокочастотных шумов.

В случае неправильного проектирования PCB не может быть развязан на частотах, превышающих нижнюю предельную частоту. Любое добавление дополнительных конденсаторов, т.е. по сравнению с очень хорошей конструкцией распределительные сети были спроектированы таким образом, чтобы они были более восприимчивы к шуму конкретной частоты. Приведите еще один пример, если предположить, что общая толщина 20 - го слоя PCB составляет 115mil. уровень питания на третьем этаже. толщина слоя (слоя FPGA) до уровня 3 составляет 12 мм. Таким образом, толщина от нижнего до третьего этажа составляет 103мил. питание и пласты в 3миле отделяются диэлектриком. размер индуктивности BGA - отверстия составляет 5 NH (на этом энергетическом треке имеется 5 пар отверстий). Конденсаторы развязки, связанные с плотной компоновкой слоя, установлены на дне. из - за длительной перфорации этого устройства такой компромисс привел к тому, что конденсаторы были установлены на очень высоком уровне. после полной оптимизации 0402 установленных на дне конденсатора индуктивность составляет 2,3 nH, а на одном и том же этаже - 0,57 nH.

в целях повышения эффективности PDN на орбите в слой могут быть помещены конденсаторы высокой частоты, при этом конденсаторы средней частоты и корпуса остаются в исходном положении на дне. Эта схема предназначена для решения проблемы закрытия PDN, поскольку высокочастотные конденсаторы реагируют на конденсаторы, не отвечающие установленным частотам. влияние емкости зависит от индуктивности общего контура (емкость установлена + распространение индуктивности + дырочная индуктивность + BGA) и FPGA. Вы можете установить высокочастотный конденсатор на этом этаже, немного подальше от FPGA. распространенная индуктивность конденсатора, расположенного за пределами стока FPGA, составляет 0,2 nh. по сравнению с первоначальным методом установки на низкий уровень, этот новый метод размещения является полезным, поскольку при укладке на нижний уровень общий индуктивность контура (0,57 nh + 0,2nh + 0,05 nh = 0882 nH) меньше, чем общий индуктивность.

распространенная индуктивность панели PCB зависит от конструкции, которая равномерно присутствует в средах между энергией и коллектором. 3mil или менее толщина предназначена для снижения чувствительности плоского распространения. Вы можете следовать этим руководящим принципам проектирования, чтобы повысить производительность PDN. Ниже приводится ряд руководств по проектированию, имеющих важное значение для иерархии - слоя.