PCB設計者のためのPDNの基本

投稿日 April 10, 2019
更新日 July 8, 2020

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はじめに 

PCB設計者が「PDN」や「電力分配ネットワーク」という言葉を聞くと、 ボード線図やら、呪術的なテクニックやら、何か不可解で恐ろしいものを思い浮かべるかもしれません。実際には、PDN性能を左右するPCB設計の側面の多くは単純であり、それと同様に、PDNの目標は単純です。本稿では、一般的なPDN設計のさまざまな側面と、PCB設計者がそれをコントロールする方法について解説します。 

全体的な目標: すべての負荷に十分な電流と電圧を供給する 

電力分配ネットワーク(PDN)の基本的な目標は、非常に単純です。つまり、すべての負荷に、それぞれが動作要件を満たすのに十分な電流と電圧を供給することです。PDNの全体的な設計(電圧レギュレータ、オンダイ型デカップリング、パッケージング、コンポーネントの実装など)は、特別な訓練と経験を要する非常に難易度の高い技術ですが、PCBのPDN性能の最適化は、それほど複雑ではありません。PCB設計者ができることは限られているからです。本稿では、作成したPCBデザインがすべての負荷に十分な電流と電圧を確実に供給できるようにするために留意すべきPCBレイアウトのポイントを説明します。 

要件1: ソースと負荷の間に十分なメタルが存在する

ソースと対応する負荷の間に十分なメタル(通常、銅箔)を確保することは、PDN設計の要です。幸いなことに、その方法については、手ごろな価格で入手できるIPC-2152が分かりやすいガイドラインを提供してくれます。IPC-2152の仕様によって、最大推定電流と許容温度上昇が与えられたときの、電源シェイプに必要な最小幅が分かります。しかし、残念ながら、IPC-2152のみを使用して設計すると、設計の問題に気づかないまま、オーバースペックな基板を設計してしまうことになります。  (※続きはPDFをダウンロードしてください)

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