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谈谈共用回流地的电源压降问题

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yvonneGan|  楼主 | 2021-6-10 14:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 yvonneGan 于 2021-6-10 14:49 编辑

作者: 黄刚 孙宜文

由于A同学正处在学习阶段,昨天师傅Chris给A安排了一个仿真练习项目,要求是仿真电源压降,A拿到后,激动的看了看要求,嘴角微微扬起,这不是之前自己练习过很多遍的压降仿真吗?易如反掌,呵呵。可惜A飘了,没有看到Chris给他要求后嘴角泛起的诡异笑容,想必事情没那么简单。
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虽然思想上轻视,但行动上要重视,A拿到文件后,立马进入工作状态,仔细检查了PCB设计文件,一点细节都不放过,确认无误后开始仿真0.8V,Duang的一下很快啊,A跑出了结果:
165-03.png 165-04.png


压降结果:PASS  电流密度:PASS
开门红,A一鼓作气仿真第二个电源0.55V:
165-05.png
165-06.png




压降结果:PASS   电流密度:PASS

A咧着嘴整理好数据报告,通过邮箱发送给了师傅Chris,Chris问:这么快?看了眼报告,果然这小子还是疏漏了呀。师傅说:你把这两种电源同步仿真一下,再整理一份报告给我。

这不一样嘛,A虽然不情愿却还是做了,没想到这次的结果大相径庭。
165-07.png
两个电源的压降都FAIL。

于是就有了**开头那一幕,A心情低落的看着仿真数据。不甘心的雷豹来回鼓捣了好几遍,却始终分析不出来原因。看到这一幕的师傅觉得他的身影有些孤单,拍了拍人机合一的A:想不想两个电源都PASS?A抬头看着师傅:真的可以吗,师傅?

师傅看到了A眼神中的渴望:这里面的水太深你把握不住,还是师傅来吧。随即师傅操作鼠标熟练的打开两种仿真状态下的GND层电流密度以及Report中的压降参数:你仔细看看有什么区别?A盯着师傅圈出的参数以及GND层的电流密度,恍然大悟。
165-10.png
GND层的压降对比能看出,单个电源仿真和两个电源一起仿真,GND层的压降差别很大,A打开PCB设计一看,原来只有一个GND层。师傅继续说:“这样两个电源同步仿真的时候,就会共用一个回流地,这样地平面的回流就会显得拥挤啦。”对比电流密度,确实有这个变化,是自己疏忽了。
165-11.png
总结下来,一直以为压降只关注电源层却忽略了GND层。还好电流小,假如是GND层面少且电流大的情况下,分开电流仿真误差会更大,说不定密度已经超过了100A/mm2,压降不合格却浑然不知,这样就无法仿真出正确的结果,便无法针对性的提出修改和优化建议去完善单板电源系统,最终会导致板级电源在实际工作中出现的种种问题。

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