找回密码
 注册
查看: 924|回复: 1
打印 上一主题 下一主题

PDN分析及应用系列三 —— 案例2:串联电源网络连接

[复制链接]

该用户从未签到

跳转到指定楼层
1#
发表于 2020-10-15 14:40 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

EDA365欢迎您登录!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x

8 b, [; y% S( e2 H) H此示例展示了如何将一系列连接的网络进行整体分析,同时考虑互连它们的串联元素的参数。 此外,本次系列还概述了如何添加电压调节器模型“Voltage Regulator Models(VRM)”,它们也可充当网路之间的电气和逻辑链路,以及如何开发设计电源网络的完整层次结构。0 J4 _* G: h" w9 o

$ O2 d* S2 X  ?0 g该示例为SpiritLevel-SL1参考项目的PWR_IN至5V的网络建模,并包括3.3V(VCCO)和1.8V(VCCINT)VRM,以创建完整的电源网路结构。
& r% u# H% P9 ]* Q- _9 z! {9 B% R' j3 y' j- t
+ z% R( x" V0 r" G* g3 y

7 ]: h8 M( _/ U' q; O原理图电源网络4 O& ~0 E. P% [& ^# L1 u6 m
1 _) r. _# V( U3 Z
DC网路设置
8 u- _- F# e. A7 T% Y4 y1. 选择 File » New Simulation。6 j9 `( L8 n. b( [
+ O7 X' c/ }. [' K
2. 设置< Power Net> 为 PWR_IN 和 GND 。
  I7 T! P3 W8 z5 f2 G
- [- ~+ z" \# n) J+ A/ _3. 添加Source 并设置为 J1。, W& |6 o( s% ]  C; O7 T
9 D6 P5 D, p5 n, O
通过串联元素扩展网路
; Z* F" @( q, i; H! G; ~1 r$ w要建模从PWR_IN网路到5V网路的完整电源路径,需要添加串联熔断器(F1)和开关(S1)元件及其中间网络。 在PDNA接口中,通过顺序地扩展电源网路来添加这些。 每个网络“扩展”通过通用串联元素模型连接。 串联元素不限于所有终端的单个RefDes。 例如,可以制作一个串联元素来模拟电感器,或者一个串联元素可以跨越多个元件,以防设计的一部分不需要模拟,或者因为电源在PCB上只有一个连接器,要通过该连接器接到另一块板的情况,这样不是一个完整的网路。7 ~- F5 `" J: D
% t/ }+ M9 W" w% X
1.右键单击PWR_IN网路,然后从上下文菜单中选择“Extend Network”选项。/ Z( V0 z0 e4 H1 j4 M( |8 L! J( |
2 g2 z3 T# G1 u" ?, w6 @# C
2.选择NetD1_2网络(桥接F1和S1的引脚3,及二极管D1的引脚2)。
7 @6 J8 Z) x& o1 D! T3 R
5 R  W9 @( t3 }" f5 W$ p- m3.单击“确定”。 网络扩展进程将自动在两个网络之间添加一个串联元素。% H$ |' U% J; b  m7 d# e
4 r& A3 b, i' C# m; Q0 q

  J3 l3 ?# Z; W4 b; W
9 M+ l; r0 Q% P9 W% B( ~扩展电源网路
8 f, O8 R0 U( }5 Q) x+ w' N5 |6 v3 c
4.双击“串联元素1”以在“ Device Properties”对话框中指定连接“ connectivity ”和参数“parameters”。  U; h) t3 N8 i% m. u" Y

! T% I0 u4 |8 Z串联元素模型由与电阻串联的电压源组成,可以对电阻,电感,二极管和开关等元件进行基础建模。
; J1 C0 ]& F2 z) d2 Z$ a; f. ]; r' H6 Z
5.将 In和 Out终端的Refdes设置为F1。% h$ H/ r' }8 K4 {# J. s2 ~5 a3 j
  Q# Z, T9 ^! D1 E* _
6.将标称内部电阻设置为0.1Ω,然后单击“确定”。
8 {9 ?0 y2 f+ i3 r. o- \" P
. u) x# W& i6 j0 x. ?; I' a注意:如果串联元素是半导体器件,例如二极管,则会指定电压降参数以及器件的内部电阻值。
' j6 L1 A0 m3 }  h0 ^8 L" W
7 p1 c8 E3 ]* A0 ], A
% Y( h4 v' p6 a* O1 o3 F. u5 k
- D2 h) B9 t" n; [: g, A定义串联元素的属性
/ b2 N3 n5 S/ C/ N: M' e: U* a+ d4 `7 y6 |
7.右键单击NetD1_2,然后从上下文菜单中选择Extend Net。
( B0 b6 ?& D. _; I, G- N  x  l# ^& J% E
8.选择5V电源网络。
( g2 w& x4 L3 `* z, z: D! @: _7 j4 c3 t
4 c+ }, Y" V' T; M

8 d3 N% X5 k2 H  L  N; K扩展NetD1_2网路$ Q1 ^7 \' v; U0 n$ M+ M
* ]2 p" J! Z5 j6 \
9.双击串联元素Series Element 2。$ @1 b. ~0 h% \/ M4 F
: d+ `- ]. v8 M' U
10.将 In和 Out终端的Refdes设置为S1。. t1 a( @$ K! }+ I, g1 |

3 ]# J4 X% i' t9 D3 g% `; `11.取消选择 Group Pins by Name。
' p- u! S) m, u2 F, w6 p0 ^  w4 E/ [2 t
12.禁用 Pin 1。
5 L, ]; F+ U3 c! e) c0 x8 s, p) \0 ~4 u* h
13.将标称内部电阻设置为0.1Ω,然后单击“确定”。' D. a' m0 l7 Z% ~

  U% G* P2 F: t( m/ }' a / B) ~  U7 P( e3 _# U5 _

7 M: k& U3 I; m8 c添加串联元素2  M$ Y4 x5 J/ n4 C" n3 c
/ R0 h: B1 U5 P- c
在这种情况下添加的串联元素是S1,它通过引脚2和引脚3将D1_2网络连接到5V输出网路。由于S1(引脚1)的备用输入引脚连接到其输出引脚(引脚2), 不带负载电流,引脚1可以从网路分析中删除。
; ^* W: Y7 ~- x4 B' r- x& c1 _3 i* M6 Y- ?$ Z( m2 I
14.将LCD1作为负载添加到5V电源网络。6 R) {# A/ L. y, v* Y1 K

# G3 T. J0 l; M. I7 u4 t8 b/ c, h15.将Load Current设置为80mA,然后单击OK。" e) p2 c) q  U, e  `
& P; Y! |' `) f1 Z  m% d

6 _4 I! L: O+ v; S
4 `- ?% y& M7 B添加LCD1负载到5V电源网络8 ]! W3 q( M+ |  H, v
$ A  s+ ~/ v3 G. D  `, \
16.开始分析。
: @* R) a' n; J
4 G7 |. {$ G: x% h+ h9 V* I / p, u  |* a8 j$ |1 c4 i

  u/ m; }/ t& s( b1 u" I6 Q, Z同时进行多网路分析
* C/ H6 V+ S# }% k: b' G2 _! R% r) v7 s3 C8 c7 e2 W6 O
包含电压调整器模型
0 r* U- @2 n' n9 v- k1 JPDN分析仪提供有源电压调整器模型 “Voltage Regulator Models(VRM)”,可插入网路的电压输入和输出之间。 当添加到PDNA电源网路时,它们既表现为电压输入网路上的负载,又表现为电压输出网路上的电源。 VRM模型选项包括线性“Linear”,开关模式“Switchmode” 和遥感开关模式电压调整器 “remote-sensing Switchmode voltage regulators”。 电压调整器模型(VRM)在PDN分析仪中非常强大,因为它们可以在多个元件中定义,模拟整个稳压器电路的功能。 这样就可以在PDN分析仪中轻松模拟复杂多样的设计。
5 ]- |0 p9 A7 l+ y- ^- j+ J  L) z( J: M# A9 `2 i! v
SpiritLevel-SL1参考项目使用线性稳压器来产生3.3V(VCCO)和1.8V(VCCINT)电源。 当VCCO稳压器(U3)添加到PDNA仿真网络时,它表示为5V输入网路上的负载和3.3V网路的源。
. G0 Z' A. T/ N( f( ~. d" F
+ i9 m8 G8 N7 C5 g' i* B/ \
; _+ a  `' _. c6 H6 s; F; W2 j. G; c6 ?6 r
项目线性稳压器
! j; {6 m6 Q- [: L
1 y: z! L! F. u# I' {. f1.向5V电源网路添加负载。
5 b7 g2 {" i. G5 `$ P- B6 i( U. j. b0 ?
2.在“设备属性”对话框中选择VRM (Linear)选项作为 Device Type 。
  n6 u# r7 G9 X& O# ^
7 }3 K* F' ~$ D8 n5 C0 Y% k1 l; D3.将In 终端的Refdes设置为U3,将Net设置为5V。
7 f4 y  x+ q. F& K( X. U: O, l5 A: n( t8 D( S  i' T! \  D
4.将Out 终端的Refdes设置为U3,将Net设置为VCCO。8 o& H* \+ F7 P+ i& a

. }7 ?# G9 D" ~5 n6 u" t2 x2 c5.将Ref终端Refdes设置为R14,将Net设置为GND。& {  p/ [9 a' q4 k

! ^% a! P5 C7 e* j) Y6.最后,请将Vout设置为3.3V,然后单击“确定”。& e/ F% w  `/ s# s0 i6 U
( X( i+ c0 {+ w. q! |
* w0 W2 C0 d4 h- n% v

+ J1 T, V; O4 k: @; u8 _用于VCCO电原网路的线性VRM" D- s5 n) X, ^& M& X+ v# \- ]% W
' T% Y" t  ^! m; T, ~
7.右键单击刚刚创建的VRM负载模型(Load 2:U3),然后选择Add VRM To New Network选项。' q" h( u  y: r2 g% i5 @6 h
5 J9 V* G" i! G( p/ ?8 l! @
这将自动创建VCCO网路,其中 VRM (Source 1: U3)输出侧模型作为电压源 (3.3V)。. m, X% n$ W1 U6 k7 M

( G- X2 w$ X# U$ N * L& [$ s0 ~6 b# |; K8 s: B) R' I9 F
; Z3 D) `. t1 o  r8 @1 c
从VRM创建VCCINT
5 n; l2 a7 a1 e, [" r6 T, b0 ^) ?% B+ x& ^& Z- W7 H
注意:VRM是可以从任何源进行修改的共享模型。在此示例中,更改将双向应用于Load输入模型反射和Source输出模型。  D) w- h% b. L. s0 `

) p$ c1 a* w, G+ G7 [1 @1.将负载U1添加到新的VCCO网路。5 Y$ C& Z8 g1 N& @2 u0 @4 |

; B# R$ V+ ?& S8 h2.将Load Current设置为0.2A,然后单击OK
! Y3 i( g9 |1 ]. R/ G9 m% V
; H9 V  u- r/ ~$ X$ D- f0 L
; P0 S! O: u- V
& K, b  k  x, D3 b向VCCO VRM添加负载! C# P/ k% S9 ]  n& d" `3 Y

; S* T& W$ _, Y6 v7 G. E. X' C9 O完成的电源网路布置现在包括通过3.3V线性VRM连接在一起的两个网路(PWR_IN和VCCO)。当在当前PDNA文件结构中选择网路层次结构的顶层时,网路图形提供电源网络互连的块图样式的概览。在此示例中,VRM作为负载添加到5V(输入电压)网路,然后用于自动创建3.3V(VCCO)电压输出网路,VRM为 Source源。最后,VRM作为Source添加到 output voltage网路,并且该模型作为负载Load 添加到 “input” voltage网路((Add VRM To New Network或 Add VRM To Existing Network)。# `" y# [* b6 d' V

7 [. v3 P  i  G) @" i+ h 3 @& {0 f& W* q' _" t2 t

7 j; f8 y# w% |: Z1 C; q+ ~/ {6 e网路块图概览0 A3 q) \* C, R' X- P  ^

; C" r8 E1 ?- [- _# A, c! N同时进行多网路分析, S2 f6 a: [& q' B  z2 y& f
GND网路的路径现在将包括来自PWR_IN和VCCO网路的返回电流叠加。 PDN分析将产生复合网路的结果,包括VRM。 从图形上看,当在PDNA界面中选择网路层次结构的顶层时,PCB编辑器将显示所有网路。 添加另一个VRM(U4)将完成示例项目的电源分布网路,并将1.8V电源输出网路(VCCINT)包含在内。, m& f  Y) C; T. I* {

+ c8 n9 C1 L. E, c" @5 o ! g$ U2 f* ^- S% p2 N

3 }, b0 z$ J/ G8 d第二个电源网路线性VRM
" G/ M  n' Z( U. G
4 _# D3 D/ I" K' B! I1.单击网路模拟设置,PWR_IN。4 D* v4 N3 I, H9 @4 q5 j5 L5 w0 [
6 D, Z/ g( M' F- J0 e( ~( c
2.添加 Linear VRM到5V网路,参数如下。
+ M  O% G3 G( o; A  m
5 P  V7 {7 M; i# m; V设置 In 终端Refdes为U4,Net为5V。* c  C$ @$ l# {+ o# w  C

  h& m, t/ b3 Q, K2 s: G) b设置Out终端Refdes为U4,Net为VCCINT。$ O' p: N5 v9 s- b
% J1 I9 K6 [0 O; _2 P
将 Ref 终端Refdes为R19,将Net设置为GND。
+ a. W5 r( k) i" c/ o8 m* n/ }! r' |# i2 Z0 Q; \8 l8 v
将Vout设置为1.8V。) t  j4 Z+ B# {4 x) B1 d6 j9 Q
6 U+ M% q6 ?, y. X) E$ \
3. 完成VRM,单击“确定”。
/ u" @) g9 m( `: z# {: G: Z# b* e  L" U: c( [) ]0 b# G3 F
# e7 u# `6 F5 A4 J. P! @# i
* V/ [' P3 x5 n
用于VCCINT电源网路的线性VRM
' S* f  n# H" M7 |& K
  a, G( A9 n: l# L4.添加VRM Load 3到新的网路以创建1.8V(VCCINT)电源网路。6 y: x3 k1 E2 O1 Y: U- S6 j% H. Z7 p
# h0 j7 {: e. p
. J' Y- s. q1 D9 E+ Y

, O, L# @6 d0 Q/ y创建VRM的VCCINT$ O# P' o$ k+ q" v6 T* t

4 Y# p& g, J: D5.添加Load U1到VCCINT网路。
! o8 f  l) `+ f/ M
% J; [) [$ e" t  `% f( s) e6.将Load Current设置为100mA,然后单击OK。
; H1 f+ ^! m7 Y# w( g; H- c" Y* e9 R6 o/ d% {
! d+ H) ]* ]& `' {2 R% T( I# j
# Y" J# S5 M# g" |+ E  ]! E
添加一个负载到 VCCINT VRM
8 S2 v$ ~8 d, n
. c! u$ k8 N+ M! [3 s7 D3 B+ g) A7.右键单击网路模拟设置,Unnamed simulation(1),然后选择另存为 Save As。8 r$ l' H1 _/ u) [- U

! _. E- e8 ~5 y
1 Z1 R; j2 A, }: N/ n# d( X/ m
同时多网路层次结构
( ~1 R1 w0 M) w! O' S& D
$ X; j0 L" ]0 D( j& U' f8.在项目目录中选择文件夹ConfigFiles_2.0。% m( b& Y, V  Z2 r1 k

3 Y3 M( V$ T: |+ g+ n- ~9.将文件名保存为 Example 2。
" ^5 x) m' r, u% }6 l+ |0 j" d9 `8 y& k4 h, u* s" i
注意:PDN配置是一个文件(* .pdna),它捕获并保存现有分析设置中定义的所有用户设置及相应的数值。 配置文件使您可以保存和管理任意数量的分析设置以供后续使用。* @! x* d5 F) [6 a

# v; P; t' r6 o 6 p6 I! l- M+ W2 I4 z# Y/ ^
9 K; c6 o& H% ~0 @( w/ Y* s
保存配置文件
# q6 M1 `" ]# `' F# H
3 q: t7 O8 Z, s4 M) g' J10.启动分析。
9 Y$ a9 W" y& O; M$ L, Z
4 |6 Y1 S. y5 [9 M/ MPDNA接口网路层次结构显示所有三个互连的网路。 PDN分析将产生包括VRM的复合网路的结果。 GND网路现在包括所有三个网路的返回电流,这三个网路使用公共的GND层形状。
9 K5 |# L, w# a' g7 z$ s, T# [2 W+ j4 h+ u9 r

; ^: X# h) U  Z. s9 S3 z) S9 {# T1 f6 L# M0 c( z
可视化同时多网路PDN分析
& Q# `6 S9 @8 O5 h7 q% {% N+ g6 `! i: r' R
注意:该三个示例都使用SpiritLevel-SL1设计。 一般情况下,这些文件可以在altium Designer安装文件夹的目录地址找到:C:\ Users \ Public \ Documents \ Altium \ ADxx \ Examples \ SpiritLevel-SL1。

该用户从未签到

2#
发表于 2020-10-15 15:00 | 只看该作者
串联电源网络连接
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

推荐内容上一条 /1 下一条

EDA365公众号

关于我们|手机版|EDA365电子论坛网 ( 粤ICP备18020198号-1 )

GMT+8, 2025-5-30 22:19 , Processed in 0.093750 second(s), 26 queries , Gzip On.

深圳市墨知创新科技有限公司

地址:深圳市南山区科技生态园2栋A座805 电话:19926409050

快速回复 返回顶部 返回列表