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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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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:( t: V- v5 Q5 C2 _/ L+ b6 S. `3 w
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?
7 `! G7 o! Y9 Q% M9 J2、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?
6 U  m; G' B, D) ]& W3 {, R3、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= =
# y) P" r1 \* V2 z1 M) u0 u) ^' |( j3 }! t. N$ m& O& u# w

  r7 g' q# G/ ]求各位同僚指点一二啊,万分感谢!
9 E' y4 D+ {1 s2 D' I, Q

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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- a: _: H# ^- o- Q6 A5 }$ ]
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V ...

3 Z# G# X& b1 f9 S- x1.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。
; l7 n4 P4 b# B/ h- T! J# _8 v2.既然是等电流,自然是各个管脚。) @- ~' x8 ^! u; d; I* W: e( O0 Q/ R5 I* E
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?' l+ R2 w# q$ O0 z/ c

' T' W' P! T* E1 w
2 I5 N1 ?' i; {$ J6 _+ j, j3 F3 E* m) u
2 d1 B2 A6 N9 E* F  R7 ~7 w$ @
谢谢版主指点!!
  d% J4 J5 y) J9 I1 k& c1、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)
: e$ }: D& h: r2、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
. h( v3 ]$ ]. X: X& g1 n1 z+ A; c- M3、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)
3 p0 D' ~8 w# I; t3 D2 a  Q6 B( e# _1 _8 r$ c2 C8 N# L: g8 S
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。。。" ~# {) ^) n+ {# D6 F- x

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1.png

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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)

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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' j4 a0 ?3 Q6 R6 J
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 ...

3 j9 M7 j: n" }, C% J/ 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。。。
/ U1 k4 j* J3 s" W* w6 P# p
, ?, l& h$ v% ?" D5 N, S, J: Z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。
5 _3 j/ t  m" H; r  @) D
, D; Q1 G% P6 Q* I
& e. x# c' ?4 e6 h" }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。。。
# @  u! X+ K. h3 W% X) u# i3 L

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仿真前

仿真前

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仿真后

仿真后

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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
- I# a& X- _  F" i/ v1、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 ...
0 @8 I$ @7 Y4 C/ Y8 i3 L
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。
: Y7 v: p  p' R9 v% z   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?
; @$ {- }7 E4 @

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。
( H8 D" H+ ~; d2.既然是等电流,自然是各个管脚。" T4 h7 {+ D2 J  X4 l0 s$ X+ d
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?

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。/ q7 D( H- V$ V# _, P* p1 j( ?& k
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?

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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
4 z- V/ g( e& [' _. S0 X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 ...
' r% Z. L- |5 c2 \) |  B
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0 a6 S( T/ F  T, Y. {/ K
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~
( n3 c/ z8 ?' 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
: e! Y& t, _- T, j1,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  [! d5 W; m, ?9 |' e# `& Z
2 ...
( g& Z- v- g) \$ S8 V
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
$ G0 A8 ]3 d0 x6 ]

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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
& n7 u- w5 P/ ^* V: f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 ...
2 h7 j9 n' \2 R5 J! 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(on)不考虑功率电感的ESR,反而仿出来的更接近实测结果。
8 b: K% c& g' L/ P: ^6 I) v! Z2、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。
) s" k5 R1 f3 F0 R& |3、环路电感?貌似PowerDC方仿真里没有要填写这一项的地方啊?( M" Z) f$ j6 c9 |4 b. ^4 d, N- m

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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
. Z& i2 d) B4 H6 e% y) t1、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 ...

0 ^0 [* ?: k: K# i你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
  R4 }0 T3 L6 \3 {: {5 m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。' X3 Q; H9 j% S% W
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。 9 ]! @* t4 M) G1 x
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。6 ^) q2 ]9 L: n, i$ }& g# G
所以我说了你加上PMU/电感的内阻与不加内阻没什么区别。* s; Q8 w9 D4 k; ~8 V: R' E
2 D$ I: S5 ~/ v7 c
# E+ z0 N. _$ C( s+ K

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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- t, U2 L. v+ y
你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
" M4 Z8 r7 F" e0 A, E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。8 L2 x' X6 F' s" ?. `/ n- C( n
你实 ...
* R  x6 R4 a" h1 T* Y
原来如此啊...( @7 f& _7 R' d; F
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" |1 ^4 l# P/ Y, L, C
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