一文了解仿真电源压降

2021-06-07 13:58

作者:黄刚孙宜文

暮色朦胧,月光漫上云彩,拔地而起的高楼大厦在月光的映射下似一个个巍峨的巨人,远远望去眼前耸立着一座高大雄伟的建筑物,虽然濒临闹市区,但是却显得格外安静,与天色一起暗淡下来的还有高速先生的新成员雷豹的心情:自己信心满满仿真的电源,找不到问题所在。这事还要从昨天说起。

由于雷豹同学正处在学习阶段,昨天师傅Chris给雷豹安排了一个仿真练习项目,要求是仿真电源压降,雷豹拿到后,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。可惜雷豹飘了,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。

虽然思想上轻视,但行动上要重视,雷豹拿到文件后,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,雷豹跑出了结果:

压降结果:PASS 电流密度:PASS

开门红,雷豹一鼓作气仿真第二个电源0．55V:

压降结果:PASS 电流密度:PASS

雷豹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,雷豹虽然不情愿却还是做了,没想到这次的结果大相径庭。

两个电源的压降都FAIL。

于是就有了文章开头那一幕,雷豹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,拍了拍人机合一的雷豹:豹子呀,想不想两个电源都PASS?雷豹抬头看着师傅:真的可以吗,师傅?

师傅看到了雷豹眼神中的渴望:豹子啊,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?雷豹盯着师傅圈出的参数以及GND层的电流密度,恍然大悟。

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,雷豹打开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。

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。