PCB電源完整性完整指南：從電路板到封裝
盡管看似簡單，但PCB和高級封裝中的功率傳輸仍然是設計人員面臨的最大挑戰之一，尤其是在數據中心、邊緣計算、移動設備和電信/網絡等環境中。在這些環境中，大量數據通過極高的數據速率通道傳輸，盡管我們非常關注信號完整性，但如果沒有穩定的電源，這些系統都無法工作。電源完整性發生在元件級和PCB級，正如其他人在本博客中提到的那樣，電源完整性問題會造成信號完整性問題（抖動、電源/接地反彈、EMI）。雖然大多數更簡單的電源完整性指南往往只關注PCB級別，但PCB和封裝必須協同工作才能為互連提供穩定的電源。本指南將嘗試為PCB設計人員提供電源完整性的綜合概念視圖。雖然設計人員通常無法控制其封裝，但他們可以采取措施確保其PCB和元件封裝協同工作以提供穩定的電源。我將概述一些確保這些領域的電源完整性的主要方法，涵蓋從疊層設計到最佳電容器選擇的各個方面。什么決定了PCB中的電源完整性？電源完整性在交流和直流中都是一個概念；在直流情況下，我們關心銅線的尺寸是否合適以確保低直流壓降。如果設計PCB時未考慮電源完整性，在電源軌上觀察到的電壓可能如下圖所示。在I/O切換的階段，從PCB的供電網絡（PDN）拉出的電流脈沖會激發電源總線上的瞬變。邏輯電路重復切換示例如下所示。
- 它們在輸出信號上顯示為噪聲（包括時序噪聲和信號電平噪聲），可能導致邏輯電平的誤讀
- 它們產生的輻射EMI可以從電路板上測量，通常是從邊緣測量
|
元素 |
對電源完整性的影響 |
|
電源和接地層對 |
|
|
離散電容器 |
|
|
電容器封裝和過孔電感 |
|
|
嵌入式電容 |
|
|
封裝寄生效應 |
|
總的來說，這些元素將決定PDN的阻抗頻譜。PDN的各種貢獻因素如下圖所示，這些貢獻大致按頻率范圍劃定。此處顯示的阻抗譜由大量電容器構成，這是以快速邊沿速率運行的、具有高I/O計數的數字處理器的典型特征。
PDN拓撲
所有為高級處理器供電的PDN都是多端口網絡。它們需要多重穩定電壓，從高值到低邏輯電平。在高引腳數處理器上，電壓從較高邏輯電平（5V0或3V3）下降到低至0V8是很常見的。
定義高級處理器PDN的電源樹如下所示。該示例旨在說明如何構建不同的電源軌，這些軌道來自為整個系統供電的主電源或穩壓器。
處理器的PDN拓撲示例需要四個電壓逐漸降低的不同電源軌
- 在中檔頻率下提供更高的電容，從而降低阻抗（高達1 GHz）
- 將與電源/接地層對相關的PDN諧振移至較低頻率
- 抑制與電源/接地層對相關的GHz范圍內的PDN諧振峰值
- 將與平面電容相關的PDN阻抗谷值（從0.1到1 GHz）移至較低頻率
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規問題，請聯系本站處理。
舉報投訴
-
pcb
+關注
關注
4317文章
23006瀏覽量
396302
原文標題：PCB電源完整性完整指南：從電路板到封裝
文章出處：【微信號：FANYPCB，微信公眾號：凡億PCB】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
高速PCB設計指南
如今，可以認為大多數PCB存在某種類型的信號完整性問題的風險，這種問題通常與高速數字設計相關。高速PCB設計和布局專注于創建不易受信號完整性、電源
超常材料應用于電路板進行電源完整性、信號完整性、電磁兼容性研究
電子發燒友網站提供《超常材料應用于電路板進行電源完整性、信號完整性、電磁兼容性研究.pdf》資料免費下載
發表于 09-20 11:40
?0次下載
示波器探頭在電源完整性測量上的應用
在電子設備的開發和維護過程中，電源完整性是一個至關重要的考量因素。電源完整性(Power Integrity, PI)涉及到
搞定電源完整性，不如先研究PDN
? 在現代電子設備的設計中，一個關鍵的因素是電源完整性。電源完整性不僅影響設備的性能，還直接關系到設備的穩定性和可靠性。作為電子設備的基礎，
搞定電源完整性，不如先研究PDN！
在現代電子設備的設計中，一個關鍵的因素是電源完整性。電源完整性不僅影響設備的性能，還直接關系到設備的穩定性和可靠性。作為電子設備的基礎，印
發表于 06-12 15:21
工商網監
評論