找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

巢课
电巢直播8月计划
查看: 13|回复: 0
打印 上一主题 下一主题

[PCB] 说好不哭,直到电流“烧”红了过孔……

[复制链接]

551

主题

1470

帖子

3万

积分

EDA365管理团队

Rank: 9Rank: 9Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
39487
跳转到指定楼层
1#
发表于 2019-9-27 15:12 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

EDA365欢迎您!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
微信公众号 | 高速先生8 \5 }! R/ w# W7 C" N( K
文 | 姜杰# ^( J2 q& q, J) |) P2 |, M" g4 G

/ s- d2 Z, l; n2 D# N9 S
- Y* x2 s; h7 k4 m/ K$ o; ?! [不走寻常路的电流是PCB设计中的“刺头”,有时明明给它铺好了阳关道,它却偏偏要走独木桥,让人欲哭无泪。  d1 M9 n. G0 j* [
就像高速先生之前遇到的一个案例,电源输出过孔排列的整整齐齐,虚位以待,电流偏偏舍近求远,就挑了几个你意想不到的过孔硬刚到底。& p1 E6 T, ~& |" l- ^4 s  @" m
供电模块VRM与用电端SINK的相对位置如下。
. j. z, h' {- @: h7 S+ v* p/ u- g
' [! l+ O; l8 f" l其中,VRM采用DC-DC开关电源,DC-DC外围电感L5电源输出管脚附近的过孔分布均匀,内圈过孔与管脚的间距d1=d2=d3(局部放大图如下)。
7 `/ ?( J# p% _4 d+ D' O% E
% V# B* t  {4 z7 M; Q  F7 B$ N7 G看起来似乎没啥毛病,按照预期,电流至少会在离L5电源输出管脚最近的内圈过孔上均匀分布。不过,再一想SINK端与VRM端的相对位置,有些朋友开始犯嘀咕了,电流都是喜欢走捷径(电阻较小的路径)的,那么,离SINK端更近的左下方的过孔通流会不会多点呢?高速先生一开始也是这么想,但是仿真的结果却让人大跌眼镜:过孔电流分布图显示,在电流流向的反方向(白色方框区域),有几个过孔通流较大,这是怎么回事?!
7 Z3 w, w$ {7 ~$ `3 k* F8 v& n
$ U6 \: U* I, C打破砂锅问到底是高速先生的一贯风格。通过仔细分析过孔载流,发现过孔通流除了与电源输出管脚的间距有关系,似乎与过孔阵列的缺口方向也存在某种神秘的关联。
" }; w: A" D5 y7 k
9 o( [0 z3 b/ R& D" L! ~+ |- x& _, X: q3 ], w# c8 @& L& a

2 u& F2 |) z1 z: b1 y大胆假设,小心求证,困难看淡,说干就干。先把模型简化,删除板上其它器件和走线,保留内层电源、地平面的连接,同时,将VRM用一端电源输出、另一端接地的电容代替,调整VRM与SINK的相对位置。简化后的模型如下。; r  r8 l* E) Z3 R; f( C
简化模型的VRM端过孔电流分布已初露端倪,似乎能看出点趋势来了。+ Y# A/ ?+ O) K! t! ?. |* j8 |

$ u8 K4 Y6 D4 L( L1 I为了能进一步说明问题,我们继续调整过孔阵列的缺口方向,比较过孔载流的情况。
$ B1 N; y! O& t; C/ L. D3 S4 k3 v6 D: }8 p' X
只看阵列缺口对称时的情况似乎还不够全面,那就再看看不对称时的载流。! c4 u& o5 M% c

3 E8 O1 S. f+ o2 L! T! F8 k想必各位已经看出规律了:在电源输出过孔与管脚间距相同的情况下,最靠近阵列缺口的过孔载流最大。为什么会出现这种现象呢?0 O" r' V1 E& {$ I

. j5 Y* ?( n  f4 G  q0 \: O* i( }8 ^" e+ i7 C
9 g! ^  I3 x% o: Q5 H
不妨再来看看电流密度图。以左侧的电源输出管脚为例,一开始电流以管脚为中心向四周均匀发散,对于有过孔分布的三个方向,电流会迅速找到最近的过孔,流向内层电源平面。而从过孔阵列缺口溜出来一部分电流,遭遇大概是这样的:出发时扫眼一看,一马平川,前方全是铜皮,没有过孔挡路,好嗨哟,跑着跑着发现没路了,不知谁喊了一嗓子:“此路不通,拐啦拐啦!”于是,逃窜出来的大部分电流又猛打方向,掉头钻进了离缺口最近的过孔。
+ S2 b3 P; s2 d1 R: m0 X6 h& f: N  `% w这么一折腾,出现阵列缺口附近过孔载流最大的现象也就不足为奇了。# O: w/ `# w+ m2 t4 L3 N) Q6 Y/ ?
5 z! `1 Z8 t& V4 U3 c, {
% s, `& d4 c6 o1 P
* k2 |# ?, n% j% @  ?- e
— end —
8 l0 k* h  e+ y3 s6 i
, O& @; h* a# t4 ~本期提问
. b& T+ C5 t9 Z# a) N, [% E; ^
保持同样的过孔间距,阵列缺口补上之后VRM端载流最大的过孔会出现在哪个位置呢?
5 g4 g  f2 m' k+ O  n. X- w
+ t( R/ G& S% C* ^% I
+ b7 v8 e5 ~" G9 B
" {5 F  E+ }; X/ ~/ ~3 i0 r
* d1 [- e& M- y2 X, h
8 m9 p0 c) W8 K- D9 G# p
: L7 E" }2 v  c4 Q
% b7 w& F& r  `: T3 q( ]$ F  c7 r! F6 r  X. w$ P2 m( a! |# V1 E, T& h
————你可能错过的往期干货————
2 L* f2 v' P4 N- m" q

7 q# K3 a+ V. W. z没空间啦,我能不往板边走线吗!8 Z0 h1 l+ Y+ b9 z% \
宝藏文,高速先生所有原创技术文章,戳戳戳!4 t& u. h7 B2 V8 e' c

0 e0 O' s, b6 o! ~9 C8 _+ D+ d7 h+ y1 G& r7 s
回复数字获取往期文章。(向上滑阅览): Y7 X: @+ O3 U. b' M
: P; a6 f; s# ?7 A6 @% i
回复36→高速串行之S参数系列! K+ X; H/ f  Q2 r
回复35→高速串行之编码系列' F* g$ R/ \: ]' K) b8 b
回复34→高速串行之S参数-连接器系列. _5 I% h- m7 L1 i
回复33→高速串行简史系列
' E' w6 |3 d% y6 ?# a& \回复32→电源系列(下)9 p- y9 Y' F2 j9 \: z
回复31→电源系列(上)
7 T+ m# P$ O1 E9 A回复30→DDR系列(下)8 h) n2 Q. Q' z
回复29→DDR系列(上), \) G1 f5 k3 E6 F1 j8 e: O
回复28→层叠系列(下)$ A/ K% I5 s* }- i  [; O* J
回复27→层叠系列(上)
8 I* y  G; p) }" T% o回复26→拓扑和端接系列(下)
; p  A4 `1 O: G. _8 G4 ^8 [回复25→拓扑和端接系列(上)
  m/ T3 [! {$ P- P) W% |5 b2 I回复24→反射详解系列文章
7 U2 E4 {7 ~9 E! k回复23→阻抗系列(下)9 X- J5 A* x% B$ t, h- J
回复22→阻抗系列(中)) q- F2 G+ q/ ]1 y- D0 n4 d
回复21→阻抗系列(上)* Z' ?" C2 p. }/ S+ I
回复20→绕线与时序( p4 Z$ R5 s; g
回复19→SERDES与CDR系列
! ]3 a3 j' V$ }& u" N回复18→既等长,为何不等时系列
" Y+ N% V' C& T1 E7 B* X" H$ h回复17→cadence等长处理&规则设置
9 M8 {% L) F. r% ?! r, }7 h7 c# F5 |回复16→DDR时序学习笔记系列, W8 k  S, K! _$ e( r/ w  [
回复15→串行系列
2 w* ~$ m, F/ \& W' Q/ R2 O9 @回复14→DDR信号完整性仿真介绍系列
5 N+ t2 |. B: v. E回复13→PCB设计技巧分享一二( t: d( Y8 ^. `% P- i7 ?- W
回复12→高速设计三座大山
& U( Y4 q1 V- U6 @回复11→PCB设计十大误区-绕不完的等长系列# q( |2 O& g% [9 F8 L
回复10→PCB设计十大误区三1 p/ D# [" q  N1 P
回复09→DDRX系列) M& B! O' C0 X. m. c# b
回复08→高速串行系列0 c0 h3 T$ R' G; ]! H% c9 h
回复07→设计先生之回流设计系列
  W+ s0 k& h) ?& ~回复06→略谈Allegro Pcb Design 小技巧- m) E" w9 K: L" X+ y; X) ?# T/ r" M
回复05→PCB设计十大误区一二6 K5 X9 C% [! P9 T, u' o6 f0 c3 ]$ M
回复04→微带线系列' F3 z1 `$ c2 S9 ^
回复03→抽丝剥茧系列5 {$ D8 M$ S2 N4 q( o- M+ z. z
回复02→串扰探秘系列
8 I8 Y( O3 |/ z% b回复01→案例分享系列
6 u& p, L5 K' v  n( q6 N
( D; H$ Z' a' o0 r! @' t6 B( O; K( T2 G+ d9 x
觉得内容还不错的话,给我点个“在看”呗
; Y. O! _- k0 B# m

4 t- S+ j& T# k$ N9 y) ]
分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空间QQ空间 腾讯微博腾讯微博 腾讯朋友腾讯朋友 微信微信
收藏收藏 支持!支持! 反对!反对!
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

推荐内容上一条 /1 下一条

巢课

技术风云榜

关于我们|手机版|EDA365 ( 粤ICP备18020198号 )

GMT+8, 2025-4-17 06:00 , Processed in 0.057726 second(s), 33 queries , Gzip On.

深圳市墨知创新科技有限公司

地址:深圳市南山区科技生态园2栋A座805 电话:19926409050

快速回复 返回顶部 返回列表