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[HyperLynx] 使用hyperlynx进行PCB层叠压降、电流密度的仿真

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  • TA的每日心情
    开心
    2019-11-29 15:37
  • 签到天数: 4 天

    [LV.2]偶尔看看I

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    1#
    发表于 2019-11-27 14:50 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    x
    本帖最后由 HelloEE 于 2019-11-27 14:49 编辑   |# E: r: ]: l3 c2 S. h, s/ X
    , H# X9 y% K- y0 Z3 x! ^& a( f
    层叠压降仿真需要以下几个步骤:* y6 w; B% h% a  I0 o+ H
    1)导入PCB板  c: l; Z7 a3 ?, G( W# e. M0 j
    hyperlynx支持hyp类型文件的导入,这种格式可以通过大部分PCB绘制软件通过转换获得,在这里就不详细描述了。下如为转换得到的PCB图。
    + y$ u2 h( r$ @/ e
    该板主要是用来给一些FPGA等芯片进行供电,因此需要进行一定的仿真,观测局部压降以及局部电流密度。+ @' r0 K4 D/ X$ s7 S: e* `3 u
    (2)设置层叠参数' S' O7 ~6 g9 Y
    在软件界面的setup中,找到stackup,设置每一层所用材料及相关介电常数、铜皮的厚度,注意单位的选取。
    ; [6 K- q+ h5 H& P6 o
    (3)批注电源网络
    ! N( ~" J! b) R/ V0 Y5 c8 t
    虽然hyperlynx会自动识别一些电源网络并分配一定的数值,但是个别数值可能与实际数值有一定不符,这时候需要手动修改以下。7 C- N7 ?! s. X# [  K7 m2 a' Y
    在菜单栏的setup中找到power supply进行修改及检查。确保网络数值为实际数值。

    + x$ r' r5 C0 C1 U$ w8 `/ F1 G
    (4)分配供电及负载模型- @. U9 ?0 I$ _. r9 T
    这个过程实际就是分配哪些网络是供电端,及电源分配网络VRM,以及得到电源的受电端,毕竟LDO或开关电源或负载都可以等效源,只不过是吸收与供给能量不同而已,你可以都认为是源。点击菜单栏中的红色圆圈如下选项。
    1 t1 T4 u9 v8 L$ h
    弹出如下界面:
    选择我们需要分析的网络,这里我们选择VCC 12V0,即12V的电源网络,右侧界面会自动识别出12V电源网络部分。
    点击assign
    会看的4个需要分配的电源器件
    每个器件只有电源为12V网络的引脚才会显示出来
    选中部分引脚,进行分配,由于U2是电压供电网络,因此需要分配VRM model
    分配好如上图所示,并分配参考网络为GND。3 J2 a7 X) f; W; h. U
    分配界面如图:
    ' Q5 M: o0 E& q; d; r: b( O6 i
    R和L为相应的阻抗,可根据芯片手册实际参数进行设置,如果未提供,保持默认值即可。/ R9 ^% T1 {; ?/ I% ]/ R1 E
    由于X1与X3为受电网络,故分配DC sink model
    ' B  e: F: w7 N* C4 |( W) {
    图中,0.5A代表负载需要的电流,阻抗即为负载直流电阻大小。" \% c6 F! L" j3 T4 Y
    都设置完之后,如果在两个电源网络间接有小阻值电阻或者扼流电感,那么这两个网络都需要进行分析,因为它们虽然实际数值一样,但trace网络不同。这时候就需要在power supply处进行添加,并且
    3 d, ?# w' G7 ~. v" b8 y
    在该界面设置相应电阻值或者电感值。
    (5)运行仿真
    6 s5 d3 w0 E7 h9 Y
    会自动弹出一个报告,上面写有每个引脚的电流和电压数值。
    $ c( z  T! K% w! h+ I" x6 L
    我们可以打开红圈所示区域。
    9 \( C. e. D4 _7 Z: x+ m9 y# l
    观察相应的电流密度
    可以发现,在路径较窄处,电流密度较大,达到了91.4ma/mil2。按照1oz铜铜厚1mm线宽可以通过1A电流来算,1mil大致可以承受25ma,大部分都处于该标准以下,只有这局部需要进行拓宽调整。因此可以增加走线宽度,降低电流密度。
    下图为压降显示。

    ( m- y* x$ g$ d
    也可以看到,受电流密度影响,导致较窄的线区有一定压降。
    1 ^* s8 b6 k, U5 i; T1 R
    热分析仿真:
    9 A4 v0 P! n' f6 ~9 k# O
    热分析仿真比较简单,可以在压降仿真的基础上直接点击菜单栏的有个温度计的图标。
    - x6 _3 }5 h% Y
    可以看到由于供电网络主要集中于中间区域,故整体温度较高,但并未达到过热的状态,因此在室温下可以不用散热。

    该用户从未签到

    2#
    发表于 2019-11-27 18:25 | 只看该作者
    路过 学习学习
  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-12-2 15:32
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    4#
    发表于 2019-11-28 15:34 | 只看该作者
    路过,看看学学

    该用户从未签到

    6#
    发表于 2019-12-6 22:17 | 只看该作者
    学习一下

    “来自电巢APP”

    该用户从未签到

    7#
    发表于 2019-12-6 23:19 | 只看该作者
    两个问题,电源的受电端的电流如何确定,拍脑袋得出的吗?  热仿的时候,他的功耗是安电压乘电流得出的吗?

    该用户从未签到

    8#
    发表于 2019-12-10 11:36 | 只看该作者
    我没有VRM model 这个是在哪里可以找到的?

    该用户从未签到

    10#
    发表于 2020-4-23 00:26 | 只看该作者
    电流密度的计算太粗糙,应该根据IPC-2152查表

    该用户从未签到

    11#
    发表于 2020-5-25 11:21 | 只看该作者
    楼主你好,想咨询个问题:我在仿真压降时,就像你这个文章的VCC 12V0,在我选择电源网络时,软件无法显示出对应的电源平面,不知道如何操作,想请问下,你是怎么处理的?这是我的问题帖子: https://www.eda365.com/thread-378501-1-1.html

    该用户从未签到

    12#
    发表于 2020-10-29 10:34 | 只看该作者
    写得不错,谢谢楼主

    该用户从未签到

    13#
    发表于 2022-2-22 02:20 | 只看该作者
    谢谢! 我下载了它,并会整理出来
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