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DC-DC电源仿真设置的几点疑惑

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
小弟最近才上手Sigrity 16.64,先拿手中产品的DDR电源练手,碰到如下几个问题:
1、设置VRM时,是应该选择电源芯片还是功率电感?小弟的处理方式是,选择功率电感作为VRM,内阻设置为功率电感内阻,然后将电源芯片添加电阻参数,阻抗设置为Rpmos*(Vout/Vin)+Rnmos*(1-Vout/Vin),其中Pmos和Nmos分别为同步整流电源芯片的两个MOS的导通电阻,LX端设置为扩展地信号。不知道这样设置可不可行?
2、设置Sink时,DDR的Equal Current值是指芯片的总电流,还是每个电源管脚的电流?
3、check error时无错误提示,但是仿真就会有open 的告警中断,但回路不应该是“功率电感输出端→电源平面→DDR→GND→电源芯片LX端”么?找了好久都不清楚这个电路开路点在哪里,怀疑是有孤立地平面,但是我用LDO电源仿真(不需要功率电感,设置起来东西少)的时候就能正常仿真下去,就是这个电源回路开路搞的一直卡壳= =

求各位同僚指点一二啊,万分感谢!


晕,是PowerDC仿真,关键词竟然给漏了。

1.设置为电源芯片。如果你要设置为功率电感,负馈请设置为GND,电源芯片内阻设置不设置没什么影响,环路为VRM正馈到负载正馈到负载负馈到vrm负馈。
2.既然是等电流,自然是各个管脚。
3.直流环路的路径和交流环路的路径又怎能一样?你交流能通过电容,直流能通过吗?

1.设置为电源芯片。如果你要设置为功率电感,负馈请设置为GND,电源芯片内阻设置不设置没什么影响,环路为VRM正馈到负载正馈到负载负馈到vrm负馈。
2.既然是等电流,自然是各个管脚。) @- ~' x8 ^! u; d
3.直流环路的路径和交流环路的路径又怎能一样?你交流能通过电容,直流能通过吗?



谢谢小编指点!
1、VRM设置为功率电感的话负馈只能设置为和VRM上的管脚,也就是LX啊。后来我直接把VRM设置为电源芯片,然后把功率电感的等效电阻移到电源芯片上,功率电感所在就假设为0Ω,这样仿会几乎没有压降,不知道这样可不可行(见下图)?还有小编,经我仿真,电源内阻设置对仿真还是有略微有影响的,如果我设置为0跟0.1欧,在电源平面上同一地方的结果相差5mV(见下图)
2、原来是这样啊。那我将芯片厂提供的参考公板测试值除以俩DDR加CPU的电源管脚数即可,仿出来的结果就正常多了
3、开路的bug已经找到,原因是我在pcb转化为spd的过程中,由于功率电感中英文混合命名,同时中间无逗号等分隔号,导致转换丢失(PS:其实第一次是成功了的,但是关了之后隔几天再开就莫名其妙消失了,后来把器件命名规范化,暂无复现次现象)
另,我那内阻值的设置是有点糙,但目前想不到更好的模型了。


0Ω内阻(此时Sink设置有误,所有值都偏低)


0.1Ω内阻(此时Sink设置有误,所有值都偏低)


这个仿真看起来确实不错!

更正一下,3楼的第二点回复有误,我理解错小编的意思了。正确的说法是,Sink输入的电流为该Sink的电流总和,Equal模式只是把该电流的数值平均到其各个电源管脚上。
我仿真错误的原因是电源内阻模型有误,算起来差不多能到0.12Ω,显然过大,将电源内阻取0或者几十mΩ仿真出来的结果就比较接近实测电压。

我最近也在进行power DC的仿真,流程基本可以跑了。我在设置VRM时内阻设置的为零,因为我仿的只是PCB-only的阻抗。还有一点我不知道小编有没有考虑过,我们仿真的目的是想看阻抗是否符合spec,但是如果不符合spec,为了简化工作,我是否可以在当前的workspace中直接编辑spd的过孔和铜皮?我最近正在研究,不知小编是否知道?

过孔在stuck里是可以编辑的,对仿真结果有很大影响,我下图给你举例:下面两图中部偏左的过孔,为一电解电容,此过孔我原先设置为给两个移动硬盘解耦用的,初始仿真出来的电流密度竟然达到127A/mm2。后来细想不对,该电解电容为DIP焊接工艺,理论上的过孔全部沾满了锡才对,所以我给编辑为实心孔(不了解如何设置布满实心,我就假象它的通透孔径仅为0.2mil,不影响大局)。仿真前后的对比见附图。图中失误的地方为,过孔材料没有改成锡,而是采用默认的铜,懒得再仿了。
铜皮理论上能编辑,因为在工具栏里有,但是个人觉得即使在PowerDC里改稳妥了,实际出生产资料时不知道如何导回PCB生产光绘文件,所以我更倾向于发现问题后在原PCB上修改,再转为spd格式的新文件,新文件直接替换原有的文件即可(别的文件不要动),打开后你会发现原来定义的网络等等参数依然存在的。

另,同为初学者,你有其他PowerSI以及OptimizePI、Speed2000带语音的视频教程,或者图文教程么?小编大人分享的视频教程很好,就是好多没声音学着没头绪。

仿真前


仿真后


实孔参数设置


1,在power DC里面 如果自己不设置via的画,软件默认是solid via ,个人认为软件把via当成圆柱体铜皮
2,关于sigrity的仿真资料,我也比较少,我是看eda学堂 shark4685的课程,不过感觉讲的比较简单,只是适合入门~

对于第一点,您的意思是默认全实心铜柱?我查阅过相关资料,说一般过孔沉铜的厚度为0.6-0.7mil,我也尝试过对一些孔的孔厚设置成如此的数值,经仿真前后几乎没啥差别

小编试过仿真DC DC直流阻抗没? 对于那种电源网络上有反馈的----我想把positive pin放到电容上,可是选择电源网络后出来的器件中没有靠近AP的电容。

还有环路电感 到底是计算哪一段的电感/

1、直流阻抗?确切说是仿真失败了,详见我一楼里的模型公式。后来发现把内阻设置为0,甚至仅设置为Rds(on)不考虑功率电感的ESR,反而仿出来的更接近实测结果。
2、没有电容?你得在右侧把地平面电源平面都勾选。如果这样还没有,有可能是器件丢失,我就碰到过这种问题,重新导入spd文件就好了。
3、环路电感?貌似PowerDC方仿真里没有要填写这一项的地方啊?

你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
因为电感的规格书其实写的很清楚,你所写的DCR是一个max值。
你实际工作时,电源环路不会工作在worst case状况下,电感也未必能到DCR max状况下。
通常做IR Drop主要关心的是传输导体上的压降,元件上的压降考虑的意义对于实际设计作用不大。
所以我说了你加上PMU/电感的内阻与不加内阻没什么区别。

原来如此啊...
因为工作的原因,本人接触到的电感仅仅是产品列表手册,从未看过电感的datasheet及相应ESR的应用情况...还需要多多学习呐


我前面没表达清楚。一个DC-DC给AP供电,输出反馈线接在靠近AP的一个大的电容上。假如我想仿真这个大电容到AP以及地回路部分的直流电阻,我该怎么做了?我目前的想法是取电容上的网络为power net,这个网络跟AP相连接。我原以为下一步可以选择器件电容,可是实际的选项里面没有那个电容,只有DC-DC这个器件,还有不是我想要的另外的电容。
   假如我选择反馈网络(通过一个电阻跟AP侧大电容相连)作为power net,那么可以在下一步有这个电阻工选择,问题就是反馈线实际不是电源网络而且并不跟AP直接相连。后面选择负载的时候我选择AP这样合理吗?

最近有事一直没过来,不好意思
1、找不到电容?不应该啊,有没有可能像我上面回复的一样(我有丢失功率电感的例子),因为PCB文件转化的时候丢失电容的?
2、关于反馈网络,好像看到有的教材说可以在电源芯片上添加反馈点,但一直没成功过...你把反馈网络当电源网络,意思那选什么器件当电源器件?要知道电源器件必须同时接电源网络和地网络,如果你的反馈网络只有一个0.1Ω的采样电阻甚至只是一条导线,好像和地网络没一点关系把?综上,你的电容找不到的话,建议从电源芯片源头开始仿真起,中间用0Ω或者磁珠桥接的网络都用定义为电源相关网络即可。

学习,学习~

我上个图吧


如果我想计算A点到AP(负载)还有地回来的直流阻抗该怎么用power DC计算?

恕无法解答,因为用PowerDC我只会放电热混合仿真,查看压降和电流密度,至于你说的路径阻抗,好像没法直接弄出来吧?
或者有个粗略的估算办法,你将回路的总压降减去器件的压降,再除以你设置的工作电流试试?

高人,学习了

好好学习了

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