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DC-DC电源仿真设置的几点疑惑

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发表于 2015-12-21 11:51 | 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
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:
6 w3 E/ Y( y+ _8 s- {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?+ d- o' s, r" g) f; J: @* [8 A
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?
9 x1 b$ t: p: G. @" v3、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= =/ d: a4 ?, `  o$ ?1 _0 `( |
, I. d$ s  N7 j; g) H$ \9 _/ s: K

7 b# @1 s" G. }4 P# `- h. B求各位同僚指点一二啊,万分感谢!
; }% A, Z, L9 O0 F

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 楼主| 发表于 2015-12-22 15:24 | 只看该作者
cousins 发表于 2015-12-21 15:38
3 q$ b9 n7 I8 s, T3 H: i1.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V ...

' a' `7 y0 I9 v3 ^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。
% F, S5 g3 A1 x' A2.既然是等电流,自然是各个管脚。) @- ~' x8 ^! u; d
; B" j& V  X; y- u7 x) ]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 _  t1 m! a; @) b
" U* B- f: e6 {6 t- @9 ~0 f, U% D
: V# e) D1 e6 f. J& {% J0 {
, f4 I& a% C+ L& {# a  i$ Q4 \
) x8 M7 N. g5 K1 s6 `) S" d3 F4 m谢谢版主指点!!
/ g' s/ v2 J3 `/ c8 J9 m4 B1、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)?还有版主,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)6 B! L% n, D; Q# a/ Z, `( y% m, p( u
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0 F' F4 }5 L- |
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)4 E# I% v  R( m- R
3 t. `2 X* T; K$ I7 o) U
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。。。$ x( s; r  y, ?% a5 ]! e3 V

1.png (36.91 KB, 下载次数: 0)

1.png

2.png (81.55 KB, 下载次数: 0)

0Ω内阻(此时Sink设置有误,所有值都偏低)

0Ω内阻(此时Sink设置有误,所有值都偏低)

3.png (81.18 KB, 下载次数: 0)

0.1Ω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)

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 楼主| 发表于 2015-12-25 20:30 | 只看该作者
royafei 发表于 2015-12-24 20:11
& P' j5 P7 k: [" j) a: y( @7 h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 ...
+ j- E8 ^$ U8 _. t. @9 F3 J
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。。。
3 k& p2 S, ?* o3 x( p. U6 C* n9 K! J; U- a9 N* M  k" p
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。$ C' e4 ]4 l5 T& p
5 f: z3 g& s* I
9 C$ l2 o6 I; X
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?版主大人分享的视频教程很好,就是好多没声音学着没头绪。。。
% g' U* k, E! @

1.png (25.97 KB, 下载次数: 0)

仿真前

仿真前

2.png (34.14 KB, 下载次数: 0)

仿真后

仿真后

3.png (55.39 KB, 下载次数: 0)

实孔参数设置

实孔参数设置

点评

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~  详情 回复 发表于 2015-12-26 20:35

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发表于 2015-12-30 20:00 | 只看该作者
KssKssK 发表于 2015-12-30 10:00" ?0 h6 H2 s  I* [
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(o ...

; C2 Z" H" O" y" m4 U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。8 o8 A( w( l% V0 v, s! B& b& Q
   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?2 J4 [/ ~. G4 ?* Y+ _0 Q' x& a

点评

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  详情 回复 发表于 2016-1-19 11:44

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 楼主| 发表于 2015-12-21 11:59 | 只看该作者
晕,是PowerDC仿真,关键词竟然给漏了。。。

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发表于 2015-12-21 15:38 | 只看该作者
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。/ X  {8 a, {. ~9 |6 C
2.既然是等电流,自然是各个管脚。
0 L! ^" P& @* R8 b) y- a8 Q3.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?

点评

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  详情 回复 发表于 2015-12-22 15:24
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发表于 2015-12-24 16:15 | 只看该作者
这个仿真看起来确实不错!!!!

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 楼主| 发表于 2015-12-24 16:49 | 只看该作者
更正一下,3楼的第二点回复有误,我理解错版主的意思了。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。
' U) X& t0 r$ B- Q+ ?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。

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发表于 2015-12-24 20:11 | 只看该作者
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。还有一点我不知道楼主有没有考虑过,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,不知楼主是否知道?

点评

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,  详情 回复 发表于 2015-12-25 20:30

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发表于 2015-12-26 20:35 | 只看该作者
KssKssK 发表于 2015-12-25 20:30; n' D2 P4 u0 s' C2 D' h/ ~: s
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 ...

# v  E' Y2 J0 T9 A+ S+ w. M! E1,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8 j! D* m* W0 d% V/ T
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~
: N$ @! S0 v! s( Y- r0 O

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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  详情 回复 发表于 2015-12-28 08:37

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 楼主| 发表于 2015-12-28 08:37 | 只看该作者
royafei 发表于 2015-12-26 20:35
/ _8 c* [$ B: `' f! w& I1,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
) m; |  [1 {' _. e3 `) r7 S8 X' p2 ...
2 b0 n7 `( A& e8 r" v6 q
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
. X5 ]7 m: F1 Z9 _; U  h8 w

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发表于 2015-12-28 21:04 | 只看该作者
楼主试过仿真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。

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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。  详情 回复 发表于 2015-12-30 10:00

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发表于 2015-12-28 21:20 | 只看该作者
还有环路电感 到底是计算哪一段的电感/

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 楼主| 发表于 2015-12-30 10:00 | 只看该作者
lucifer2015 发表于 2015-12-28 21:04
  r, [* G' _" G: G* t6 k楼主试过仿真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 ...
& m0 g% D8 [6 h( z
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。% J. o) M& |. \
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。
- l9 U& E8 M; l/ e3、环路电感?貌似PowerDC方仿真里没有要填写这一项的地方啊?
9 B! p8 a( o; j5 k* l

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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  详情 回复 发表于 2015-12-30 20:00
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  详情 回复 发表于 2015-12-30 10:45

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发表于 2015-12-30 10:45 | 只看该作者
KssKssK 发表于 2015-12-30 10:00& X- h' e, Z5 [
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(o ...
+ U: j) v5 J: z6 f. W* H, [" `
你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
8 J8 E& t7 p* `7 w* D3 X' w( o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。+ t1 I7 K1 T$ y- Q
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。
1 U$ \2 C4 I) V4 u- I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。5 j4 ^( ^7 b; X* R/ r
所以我说了你加上PMU/电感的内阻与不加内阻没什么区别。! N  V3 Q$ O0 N- m; }6 h8 {

% P( o' R- |& B# t! g/ R# b9 H) M. V4 w

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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  详情 回复 发表于 2015-12-30 11:04
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 楼主| 发表于 2015-12-30 11:04 | 只看该作者
cousins 发表于 2015-12-30 10:45
( ]) B1 n- w- U, M. S. @你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
5 }3 p2 \, L0 y; U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。
( |% s7 k  Q& ?9 K你实 ...
( A8 {( M6 L& }9 h/ m6 ?
原来如此啊...
1 ~, f/ H, r% n) K; b1 @4 s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# F+ s8 P1 I; D8 H
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