In nur vier Schritten zum optimalen Power Distribution Network

David Haboud
|  Created: April 6, 2017  |  Updated: September 25, 2020

 

Moderne Designer sehen sich einem Problem gegenüber, an das wir in der Vergangenheit niemals dachten: gemeint ist die Integrität des Stromversorgungs-Netzwerks (Power Distribution Network – PDN). Während uns die Forderung nach Signalintegrität seit Jahren bewusst ist, blieb die Stromversorgungs-Integrität die ganze Zeit auf der Strecke. Wir hatten stets ausreichend Platz für spezielle Versorgungslagen, die unsere Designs mit allem versorgten, was sie im Betrieb benötigten.

Wenn wir aber jetzt darangehen, die physikalischen Grenzen unserer Designs immer weiter auszureizen und auf immer weniger Platz immer mehr Bauelemente unterzubringen, benötigen wir eine Methode, unser Power Distribution Network (PDN) zu optimieren und gleichzeitig die Abmessungen zu reduzieren. Wie wäre es, wenn Sie die Umrisse Ihrer Versorgungslagen direkt in Ihrer Designumgebung optimieren könnten, ohne je auf einen realen Prototyp oder einen Simulations-Spezialisten zurückgreifen zu müssen?

Eine mögliche Lösung ist der PDN Analyzer powered by CST®. Eingebunden in Altium Designer ebnet der PDN Analyzer einen Weg zur PDN-Integrität. Der traditionell langwierige und mühevolle Analyseprozess lässt sich jetzt in mehrere Abschnitte untergliedern, die Sie in Ihrer Designumgebung abwickeln können. Dadurch haben Sie die Möglichkeit entsprechende Änderungen vorzunehmen und die Analyse in Echtzeit zu wiederholen.

Nachfolgend sehen Sie, wie Sie Ihr PDN mithilfe von PDN Analyzer einfach und in nur vier Schritten optimieren können:

 

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Der konfigurierte PDN Analyzer

 

1. Definieren Sie Ihr Source Power Net, Ihr Load Power Net und Ihr Ground Net

Durch Markieren Ihrer Netze für Power, Load und Ground  finden Sie alle analysierbaren Komponenten an Ihrer DC-Stromversorgungsleitung. Hierzu markieren Sie einfach alle Netze, die Sie analysieren möchten. PDN Analyzer erstellt dann mit den vorhandenen passiven Bauelementen Signalpfade als Brücke zwischen den Netzen. Sie müssen sich niemals um das Verlegen der Leiterbahnen zwischen den Netzen kümmern.

 

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Definition der Power, Load und Ground Nets in PDN Analyzer

 

2. Definieren Sie Ihre Quellen und Verbraucher relativ zu einer bestimmten, jeweils interessierenden DC-Versorgungsleitung

Sämtliche Quellen und Verbraucher werden ausgefiltert, um ausschließlich die Komponenten darzustellen, die mit allen Netzen Ihrer DC-Versorgungsleitung verbunden sind. Problemlos können Sie die wichtigen Verbraucher für Ihre Analyse identifizieren, ohne Zeit dafür vergeuden zu müssen, alle Bauteile Ihres Designs nach den richtigen Komponenten zu durchsuchen.

 

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Definition einer Spannungsquelle und eines Verbrauchers in PDN-Analyzer

3. Legen Sie Spannung und Maximalstrom des Source Net fest

Das Definieren der Spannung und des Stroms Ihrer Quelle ist entscheidend zum Ermitteln der Arbeitsweise Ihres PDN. In PDN Analyzer können Sie die Ober- und Untergrenzen Ihres Designs testen. Zum Beispiel werden Ihnen Bereiche hoher Stromdichte sowie unerwartete Spannungsrückgänge visuell dargestellt.

Die Identifikation dieser Bereiche macht es einfacher, die Abmessungen der Versorgungslagen zu optimieren. Hierzu werden Ihnen die zu ändernden Bereiche angezeigt. Als zusätzlicher Vorteil werden potenzielle Resonanzstrukturen ermittelt, damit Sie diese aus Ihrem Design entfernen können.

 

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Eigenschaften der Spannungsquelle

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Eigenschaften des Verbrauchers

4. Definieren Sie den Strom und die Mindestspannung des Load Nets relativ zu einem bestimmten Power Net

Sie können die nötige Spannung und die Stromaufnahme von Komponenten analysieren und so deren ordnungsgemäße Nutzung auf Ihrer Leiterplatte sicherstellen. Dank der Visualisierung von Spannung und Stromdichte haben Sie die Gewissheit, dass Ihr Design wie beabsichtigt arbeitet. Rückstrom-Probleme in Ihrem Design lassen sich zudem leicht einkreisen.

So wird die PDN-Analyse für jeden Leiterplattendesigner leicht zugänglich

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Darstellung der Stromdichte zwischen Quelle und Verbraucher

Mit diesen vier Schritten können Designer unabhängig von ihrer individuellen Erfahrung die Vorteile der PDN-Analyse nutzen, wie zum Beispiel kleinere Versorgungslagen, optimierte Rückströme und Eliminierung resonanter Massestrukturen. Auch Sie möchten Ihr PDN gleich beim Design optimieren? Dann fordern Sie jetzt eine kostenlose Testversion von PDN Analyzer an.

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David Haboud ist Produktmarketing-Ingenieur bei Altium. Er studierte Elektrotechnik mit den Schwerpunkten Computerarchitektur und Hardware-/Software- Design an der University of Southern California. David begann seine Karriere als Embedded- Software-Ingenieur in der Luft- und Raumfahrtindustrie und war stets bestrebt, die Kommunikation zwischen Hardware- und Software-Ingenieuren zu erleichtern. Während seiner Tätigkeit als Embedded-Software-Ingenieur konzentrierte er sich auf die Entwicklung von Firmware und die Datenerfassung für Hilfsturbinen. In seiner Freizeit moderiert und performt David in Improvisations- und Stand-up-Comedynächten in San Diego, Kalifornien.

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