PCB Blogu - PCB tahtasında elektrik dağıtım sistemi nedir?

Genelde gösterdiğimiz şey PCB tahtası, the güç distribution system (PDS) refers to the subsystem that distributes the power of the Power Source to the devices and devices in the system that need to be powered. There is a power distribution system in all electrical systems, bir binanın ışık sistemi gibi, bir oscilloskop, a PCB tahtası, bir paket, ve bir çip, all of which have a power distribution system inside.

PCB'de güç dağıtım sistemi

Tipik bir ürün içinde, the power distribution system includes all interconnects from the voltage regulation module (VRM) to the PCB tahtası, paket, ve çip. Dört bölüme bölünebilir: voltaj düzenleme modülü (VRM) filtr kapasitesini dahil eder - elektrik tasarımı; PCB tahtasındaki küçük kapasitör, yüksek frekans kapasitör, bağlantı hattı, aracılığıyla, güç/yer uçağı - paketteki PCB tahta elektrik dağıtım sistemi; paket kabloları, bağlantı kabloları, bağlantılar ve içerikli kapasiteler - paketteki elektrik dağıtım sistemi; ve Çip arasındaki bağlantılar ve kapasiteler, vb. PCB'deki böyle denilen güç dağıtım sistemi, güç Kaynağının gücünü enerji alan PCB'deki bir sisteme benziyor. Bu makale çoğunlukla PCB tahtasında elektrik dağıtım sistemine odaklanıyor, bu yüzden aşağıdaki elektrik dağıtım sistemi ya da PDS'nin PCB tahtasında elektrik dağıtım sistemine bağlı olduğunu kabul ediyoruz. Elektrik dağıtım sisteminin rolü doğru ve stabil voltaj yayılması demektir ki, PCB'deki bütün pozisyonlarda voltaj her yük koşulları altında doğru ve stabil tutabilir. Elektrik dağıtım sisteminin doğru ve stabil operasyonun çalışması güç bütünlük sorunu deniyoruz.

Güç bütünlüğü

Böyle denilen güç yetenekliliği, güç dağıtım sistemi üzerinden geçtikten sonra cihaz limana karşı güç sağlamasına ihtiyacı olan çalışma güç ihtiyaçlarıyla sistem güç tasarımının uyumluluğu derecede ifade ediyor. Genelde konuşurken, PCB tahtasında güç sağlaması gereken aygıtlar çalışma güç sağlaması için belli gerekli. Çip'i örnek olarak alırken genelde üç parametre gösterir: Energi tedavisi voltasyonu sınır: Çip'in enerji tedavisi pinlerinin dayanabileceği sınır tedavi voltasyonu anlatır. Chip'in güç tasarrufu bu parameter'ın gerekli menzilini aşamaz. Yoksa çip'e zarar verebilir. bu menzil içinde, çip fonksiyonu garanti edilmiyor; Eğer çip bu parametrinin sınır değerinde belirli bir süre boyunca varsa, çip uzun süre istikrarı etkileyecek; Çalışma voltajı önerdi: çipinin elektrik tasarrufunun voltajını normal ve güvenilir şekilde çalıştırması için garanti edildiği alanı, genellikle "V ±x%" olarak ifade edilen, ve V'nin çip çalışma voltajın elektrik tasarrufunun tipik değeri, x% mümkün voltaj fluktuasyon menzilidir, ortak x 5 veya 3'dir. Elektrik tasarımının sesi: çipinin elektrik tasarımının voltajındaki güçlü ve güvenilir şekilde işe yaratmak için, genelde en yüksek-en yüksek değerini karakterizlemek için kullanabilir. Çip veri sayfası genellikle "elektrik sağlama voltasyonu" ve "çalışma voltasyonu" için gerekçeleri sağlıyor. "Güç sağlama sesi" için ayrı olarak temin edilemez. Bu durumda, parametre "önerilmiş operasyon voltajı" içinde dahil olabilir. Ve "güç sağlaması gürültü" bu makalenin odaklanmasıdır ve sonra ayrı olarak tartışılacak. Yukarıdaki örneğini göstermek için, güç yeteneğinin sorunu sistem elektrik teslimatı sistemi üzerinden geçtikten sonra elektrik dağıtımı sistemi üzerinden geçtikten sonra, çip'in farklı elektrik teslimatının "sınırlı enerji teslimatının" ve "teklif edilen çalışma voltajını" tartışmak. Elektrik tasarımın şartları.

Elektrik dağıtım sisteminin üç özellikleri

Elektrik dağıtım sisteminin fiziksel medyası farklıdır, bağlantısı, kabel, İzle, Güç Uçağı, GND Uçağı, Via, Pad, çip pinler, etc.., ve fiziksel özellikleri (materyal, biçim, boyutu, etc.) dahil. Since the purpose of the power distribution system is to supply the power of the system power supply to the devices that need to be powered, to provide a stable voltage and a complete current loop, we only focus on three electrical characteristics of the power distribution system: resistance characteristics, inductance characteristics and capacitance characteristics .

Direnç özellikleri

Resistans bir fiziksel miktardır ki, genellikle R tarafından temsil edilen bir sürücü DC'ye direnişliğini karakter eder. Ana fiziksel özelliği şu ki, ben akıştığımda elektrik enerji ısı enerjisine (I2R) dönüştürüyor ve DC voltaj düşürmesi (IR) üzerinde oluşturuyor. Bir yöneticinin fiziksel bir özelliği ve sıcaklığı bağlı, metalin direksiyonu genelde sıcaklığıyla artırır. Elektrik dağıtım sisteminde dirençlik her yerde var: DC dirençliği ve bağlantı dirençliği kablolarda ve bağlantılarda bulunuyor, dağıtılmış dirençliği bakra kablolarda, güç sağlaması katları, yerel katları, vialar ve DC dirençliği çöplük, patlar ve çip pinlerde bulunuyor. Aralarında temas direnişi var. IR Drop: Bu etkisi enerji teslimatı elektrik dağıtım ağ üzerinde yavaşça düşürmeye sebep ediyor, ya da referens toprakların voltajı yükseliyor, bu etkisi güç sağlaması gereken cihazın limanında voltajı azaltıyor, güç integriteti sorunlarına sebep ediyor; Termal Güç Bölümü: Bu etkisi enerji tasarımını azaltır Güç ısı dönüştürüler ve aynı zamanda sistem sıcaklığı arttırır, sistemin stabilliğini ve güveniliğini tehlikeye atar. The voltage drop IRS on RS reduces the output voltage Voutput of the power supply, the voltage drop IR1 on the power path reduces the supply voltage Vcc of the load, and the voltage drop IR2 on the return path raises the GND level of the load. Yukarıdaki rezistenlerin RS, R1 ve R2 voltaj düşüşümleri yükünün elektrik teslimatının VCC-GND'sini azaltıp güç büyüklüğünün problemine neden olacak. Elektrik dağıtım sisteminin dirençliğinden oluşturduğu ısı kaybı, güç sağlamının gücünü sıcaklığa dönüştürüp boşaltılmasına neden olur ve bu yüzden sistemin etkinliğini azaltır. Aynı zamanda ısınma, sistemin sıcaklığı arttırır, bazı aygıtların (elektrolit kapasiteler gibi) hayatını azaltır ve bu yüzden sistemin stabilliğini ve güveniliğini etkiler. Bazı bölgelerde aşırı şiddetli yoğunluklar yerel sıcaklığın yükselmeye devam edecek ya da yakmaya devam edecek. Yukarıdaki analiziden bu iki etkisi sisteme zarar veriyor ve onların etkisi direnişlik değerine uygun, bu yüzden enerji dağıtım sisteminin direnişlik özelliklerini azaltmak bizim tasarım hedefimizden biridir.

Induksyon özellikleri

Induksyon fiziksel bir miktardır, bir yöneticinin değişiklik bir akışına direnişliğini tanımlayan bir yöneticidir. Bir akışın yöneticiden geçtiğinde, yöneticinin etrafında bir manyetik alan oluşturulacak. Ağımdaki değişikliklerde manyetik alan da değişecek ve değişiklik manyetik alan yöneticinin her iki tarafında etkilenmiş voltaj oluşturacak. voltajın polaritesi induksiyonu neden eder. Şimdiki akışın değişikliğini engeller. Davranıcının etrafındaki diğer yöneticilerin değişikliği yöneticinin etrafında manyetik alanı değiştirmeye neden olursa, yöneticide de etkili bir voltaj oluşturulacak ve voltajın polaritesinin başlangıç akışını engellemesine neden olur. Değişiklik. Şimdiki değişikliğini engellemek için bu yöneticinin etkisi induktans denir, eskisini kendi induktans L denir, sonuncusu karşılaştırıcı induktans M denir. Burada birbirimize karşılaştırıcı induktans iki özelliğini veririz: simetri: iki yönetici a ve b, b üyüklükten, şeklinden ve sayısal pozisyondan rağmen, b yöneticisine yöneticinin karşılaştırılması b yöneticinin karşılaştırılması a yöneticisine eşit, yani ikisi de yöneticilere eşit bir yöntemdir. İki yöneticinin birbirinden daha azıdır. İki yöneticinin birbirinden birbirinden daha azıdır. Bu şimdiki değişiklikler yüzünden yüzleştirilmiş voltaj sinyal integritesi (güç integritesi dahil olmak) içinde önemlidir ve transmis çizgi etkisi, acil değişiklikleri, Crosstalk, SSN, Rail Collapse, Ground Bounce ve çoğu EMI olabilir. Elektrik dağıtım sisteminde, induktans her yerde. Konektörler, kablolar, bakır kablolar, güç katları, yeryüzü katları, vialar, patlar, çip pinler, etc. hepsi induktans oluyor ve birbirine yakın davranıcılar arasında birbirine karşılaştırma etkisi var. Bu iki dalga arasındaki yerel kendi b a şarılığı La'dır, b ölge yerel kendi başarılığı Lb'dir, bu iki dalga arasındaki yerel karşılaşma başarılığı M'dir, ve bu döngüde akışı I'dir. Bu iki dalga paralel ve akışlar tersi yönlerde akışır, bunların üretilen magnetik alanlar tersi yönlerde. Bir dalga olarak, La tarafından oluşturulmuş voltajın polarisi, I'yi a. dalga olarak engelleyeceğimi tahmin ediyorsam, ama M tarafından oluşturulmuş voltajın polarisi, a dalga olarak yaptığım voltajın arttırılmasına yardım edecek. Eğer bir dalga enerji yolunu ve b dalga yolunu temsil ederse, Va enerji yolunda güç sesini temsil eder. Vb, dönüş yolunda yol çöküşü/yeryüzü çöküşü sesini temsil ediyor. Bu iki tür sesi de güç sağlamının voltasyonuna dayanılmasına sebep olacak ve güç yeteneğinin sorunlarına sebep olacak. Bu yüzden tasarlama amaçlarımızdan birisi, iki voltaj aşağısını azaltmak. There are two ways: reduce the rate of change of the loop current as much as possible: This means that the sudden change speed of the current drawn by the load needs to be reduced, the number of power supply ports that share the power supply path and the return path must be limited; İki bölge arasındaki yerel karşılaşma etkisi. Bölgenin yerel kendini küçültmek en kısa ve en geniş güç yolunu kullanmak ve mümkün olduğunca dönüş yolunu kullanmak anlamına gelir. Yerel karşılaşma etkinliği arttırmak, iki dalga paralel olması gerektiğini anlamına gelir. Ve dönüş alanı altında mümkün olduğunca yakın. Yukarıdaki analiziden, şimdiki değişiklikler enerji integritesindeki birçok sorun kaynağı olduğunda, enerji dağıtım sisteminin üstündeki etkilendirilmiş voltajı azaltmak bizim tasarım amaçlarımızdan biridir.

Güç dağıtım sistemi bu gazetedeki tartışmanın en önemli nesnesidir., ve işinin bağlı içeriği güç bütünlüğünün sorunu. Elektrik dağıtım sistemi dirençlidir., etkileyici ve kapasitetli özellikler, respectively. Direnç ve etkileyici özellikler güç yeteneğine zarar veriyor., yetenekli özellikler güç yeteneğine yararlı. Bizim tasarlama amacımız dirençli ve etkileyici özelliklerin etkisini azaltmak ya da yok etmek., ve kapasitet özelliklerinin etkisini arttırmak için PCB tahtası.