介紹

當PCB設計人員聽到“PDN（Power distribution network）”或“配電網絡”這個術語時，可能會覺得很復雜。實際上，PDN的目標與介紹PDN性能的大多數PCB設計方面一樣簡單。在本文中，我們將介紹PDN設計的各個方面，以及PCB設計人員如何應用它們。

總體目標：為負載提供足夠的電流和電壓

配電網絡的基本目標非常簡單 - 為每個負載提供足夠的電流和電壓，以滿足其運行要求。雖然PDN的整體設計，包括電壓調節器，去耦，封裝，部件的安裝等都是具有挑戰性的，需要專門的培訓和經驗，優化PDN性能的PCB并不復雜，因為PCB設計人員可以做的很有限。在本文中，我們將重點介紹PCB布局中要考慮的內容，以確保你的PCB設計能夠為所有負載提供足夠的電流和電壓。

要求1：信號源和負載之間的有效金屬

確保每個信號源和其相應負載之間有足夠的金屬（通常是銅）是PDN設計的最關鍵的地方。一方面，對于標定的成本，IPC-2152提供相當簡單的指導方法。給定電流和溫度的最大值，規范告訴您，該設計的最小寬度應為多少。不幸的是，只有使用IPC-2152的設計師才會過度設計PCB，而不知道設計中存在的問題，其中包括：

IPC-2152寬度建議是保守的。

它們代表使用來自最壞情況的數據進行計算，用戶通常做出最保守的假設（例如允許溫度上升最小值）。使用IPC-2152制造的設計可能需更大的功率。

IPC-2152過孔建議是保守的。

這是特別需要注意的，因為一個電源軌道的通孔可以穿透板子的上下層，因此應該優化數字和尺寸。 僅使用IPC-2152制造的設計可能需要更大或更多的電源通孔。

IPC-2152對相關電源軌的放置沒有任何深入的了解。

電壓調節器通常對與其相關的各種電源形狀，從輸入到輸出包括反饋，具有特定的要求。

設計人員需要更好的工具來優化電源（和接地）導軌的尺寸和形狀，通常稱為“PI-DC”或“IR Drop”。 Altium已將此功能集成到PDN Analyzer的設計環境中，使其符合PDN要求。設計師不必依賴IPC-2152，而是可以分析每條電源軌，看看是否合適，包括IPC-2152未涉及的方面，如：

信號源和負載之間的距離

信號源和負載之間允許的電壓降

允許電流通過連接器引腳

從通孔，連接器等補償地面中的穿孔

PDN分析儀允許設計人員快速輕松地滿足PDN設計的最基本要求 - 優化電源和負載之間的金屬設計。

要求2：電容尺寸，數值，編號和位置

PCB設計人員的下一個設計方案是電容優化。首先，這可能是令人恐懼的，因為它涉及頻率依賴特性，這比PI-DC方面更不直觀。幸運的是，復雜性源自電容效率以及元件數量，而這些都由PCB設計師控制，包括：

電容選擇（尺寸，數量和數值）

電容放置的位置

層疊

最后兩個方面PCB設計人員可以最大限度的發揮作用，并且通過其優化要求來確定具體的方法，包括：

在負載封裝周圍擴展電容

器件盡可能靠近電路板表面

在電源和接地層之間使用最薄的電介質

交替電容器通孔的極性，當它們靠近時

設計人員可以借助免費的工具對電容進行優化，包括Rolf Ostergaard（www.pdntool.com）和Altera。

設計復雜性的注釋

還有更復雜的電力輸送系統，如電機控制器，其他要求如電感器，反饋回路等，我們不會在這里具體講解。在這些情況下，訪問更復雜的分析工具和指南是必要的。

滿足每個信號源和負載要求的全系統的PDN設計是一項非常困難的工作。但是PDN分析儀能夠簡化這項工作，提高設計的可靠性。