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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:
9 w6 w. }% V% e6 z8 M1、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 [- ^1 N+ V& ]. j7 X$ k3 J& ]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?; ~; A2 E# o4 ?6 X3 Q4 S5 E
3、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= =# b$ |+ i1 t0 P& p
% Z* {9 C. L: Q  N7 ^, S4 s( G& Y. U

: N# U& g6 w) K2 G# ]# n求各位同僚指点一二啊,万分感谢!" f# J+ o3 m1 e, Z7 p: n1 `

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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 W, T- s# |; s# f) i% _6 r& f1.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 ...
) L, b8 `" X1 _/ V) G+ `
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。
: M" p  h* m! Y. x2.既然是等电流,自然是各个管脚。) @- ~' x8 ^! u; d8 [" O3 q0 B1 V- t  R0 c% z4 a0 s
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' V4 h9 H  y8 V* |& D& X' i! l0 ]1 q; G5 ?$ X* `% a/ G6 ^# s; c
) f! T' ]* ?* K  A
5 c$ o* }8 `' e, h9 W" G6 E0 t! P9 W

' T  w8 d5 j: p; }0 r; b" I谢谢版主指点!!
2 K' ]' U3 l' H! s1、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)' X1 m% R7 K5 r+ N$ p8 c/ Q% A
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- w5 T: c7 o1 s. m( P$ F/ _
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)
- U0 x8 j3 ?1 H* I1 m, ?* F6 N) S% n+ w  K. ~, 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。。。  {6 d6 T, D2 l( b

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)

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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- u8 k5 v7 |0 }/ p, H; A4 u
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 ...
8 @; U: ]* n; C6 I& u2 `* {; K0 G( F
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。。。4 E& V  `/ U& ]" {

* W9 ^9 o  y* @' [/ n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。
9 H$ i$ u8 c6 }, j6 i: z$ _
" V% L/ z4 k" m2 G) s0 e  g- O; b+ D; A
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。。。
$ H+ E- V3 S7 {, m

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 10:007 [/ D( k$ e& S& ]8 e5 x
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 ...

, Q+ V- W- }8 t7 L1 d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。
* I, U' l* x. _) D" f4 s   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?
6 v. K: R6 U7 o0 j: H, d! i1 N/ D

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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。$ W' r# D/ X" I5 U- H
2.既然是等电流,自然是各个管脚。
7 P# f/ P6 Z5 V5 N! J# z( c3.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。
8 m/ h8 |- \8 Y4 @7 i! B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
2 B5 f1 G1 l& F7 r2 a/ P5 f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 ...

: K1 R( R/ \4 o& |( u1,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& }4 k6 S) b2 X5 ^$ i8 |
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~' t1 N2 r0 v$ Q6 I! p9 C& j

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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
* c) x5 G: n2 P2 B0 `) F1,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9 l" w3 ]/ k0 O9 [
2 ...
0 l9 R3 |/ {4 X3 h) s0 ]
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
/ `, s6 R* g8 l3 T  \0 j4 h

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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
+ D6 Y8 E4 x% M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 ...

4 i9 N4 s' F7 y1、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。; L1 ]# q3 a6 ~) B$ H9 P
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。
' n: d; o- m; @! O. }) j: \9 `( l3、环路电感?貌似PowerDC方仿真里没有要填写这一项的地方啊?
9 G. R' u; e( M/ n6 y9 R9 ~* u+ Y

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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
/ @% p  s6 P8 ]  W- [* l7 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(o ...
1 i# f. d$ Q! Q, |
你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?5 |- h! d9 z. a' |$ G5 [/ C
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。% I+ V8 i# B4 }5 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。
4 a. t2 T, n: P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。
8 U/ w3 O& _0 ^7 f6 Z所以我说了你加上PMU/电感的内阻与不加内阻没什么区别。& Q/ L5 Z! J8 y/ p# Y
: \3 A$ c  n# W( e- B  C' B9 \

3 m# J7 ~( }. D$ C/ E

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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
5 ]" Z0 Y/ ~3 W/ B你知道为什么不要考虑电感的DCR吗?. |. }0 z" v3 n2 M* Z; a- d
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。% X# E  n7 y5 c8 [7 `; q
你实 ...
& \7 B0 J# R! ]8 A
原来如此啊...- k" t* V4 Y1 u& r
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! T1 A2 w3 ^% d' L; u! k
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