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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:) D# q) ^  t# V- ~9 T( ~3 }
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?0 O- {9 C1 B3 J8 b
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?
, }2 d: q/ [$ g1 o4 J1 `3 ^( q3、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= =
  `2 T8 A( K. J5 j+ b4 g5 l5 J. `5 m5 L1 w8 Y( [" U) ^
/ {8 U( Y' t4 G3 B
求各位同僚指点一二啊,万分感谢!
9 H6 H! f: g% B" |" \* O3 _9 @

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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
: L; p7 [9 N1 C( ?" o$ ?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 ...
5 M( F# G7 [* P
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。$ H" b, ^6 m' |* d2 X% ]9 H* X' A
2.既然是等电流,自然是各个管脚。) @- ~' x8 ^! u; d8 K5 [' J0 B$ |7 D3 d" H$ K
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?
& b: Z0 F5 s  ]4 {
, C- y; B  `; w* j. ^. ^. s; f% Z; w, A) T! D
: I( Z1 [4 D7 C
% @9 z# r/ s( q4 u" T; C5 T
谢谢版主指点!!' j" m3 s( T6 Z* z- k
1、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)
, \3 @* W- l+ T. @, X2、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$ F: E8 t0 o1 o9 N
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)
) x  P, p' Y' y0 Q6 Q
3 h6 ]4 i2 c) o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。。。' r. h) Y* f7 B) t, l8 s( D

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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
& \: L6 x) l' x+ w( m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 ...
2 r5 d! ~' M5 W7 w
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。。。
7 c- Z9 h2 x4 b8 E! M
% Z: A" N' V8 j7 X' s( m9 a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。8 G4 e: R: L! K
* Q! F5 X2 _4 ^# R( M, g' B* w
4 @7 C7 e$ G& w/ u: }) o2 _
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。。。
1 ?7 v2 z. g0 M# }7 R$ y- ]& [) K

1.png (25.97 KB, 下载次数: 0)

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

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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( j9 A6 y% k8 w; u0 }/ |
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 ...
. d) M+ B. Y; h
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。4 t6 C- K8 K7 i
   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?
0 w# W) D& h# t

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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。
. ^4 n* e/ q" ?. u7 k2.既然是等电流,自然是各个管脚。
9 f; B/ u$ E: ~5 O: k! |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。5 x$ X. T" U0 B3 {( D$ ?+ w
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
7 t/ {: g& x- \: {; \  a' w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 ...

) U* ]/ a, @/ k1,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
' o1 I3 j, |% X) F( c2,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~
% J; j: @1 g- }: v9 v& o

点评

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 20:356 G% U4 p  H/ e4 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
. c9 ^  O+ k3 H: @2 ...

# J( e. z6 n& {% g1 X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
6 p# s$ m* j! B3 q

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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。

点评

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
) B- F" ]; g2 |6 t% s' [3 A; E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 ...
0 [/ T$ s4 t4 {( t# J- [7 y5 {
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。9 M- F7 n* x9 X* s$ [3 S
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。. y1 w$ Z5 Q: H  s6 c3 T
3、环路电感?貌似PowerDC方仿真里没有要填写这一项的地方啊?
7 I" w. K  t% `

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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
; m' a" D7 V; y8 O# M1、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 ...
9 U; a" d$ j* k- `6 y, h
你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
  u/ B2 x& i  I! B- J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。% j% G3 D, Y" q' z
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。 ) K! L, c0 Y1 i( d, V% f
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。
. U+ h' S" e" a! Y所以我说了你加上PMU/电感的内阻与不加内阻没什么区别。
1 G6 B- i& ]5 E6 K" j
2 ^! G2 s' z# E9 f3 ], B
( a. q, F7 R  j; j1 R
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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 10:459 i- g. z; K( `/ n7 x. `
你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?
" O. J- a- q8 F8 h; w4 V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。9 e1 h" N7 H8 q* B7 i. Y8 b( E$ r8 u
你实 ...
8 L: F6 [, Z+ w
原来如此啊...( K! {1 a( o/ L, f" g9 ^
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
  s6 O# J" p0 J% i/ ?) T
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