Управление силовыми сетями: лучшие практики проектирования печатных плат

Как всегда, мне будет очень интересно узнать ваши мысли и комментарии. Моя цель - убедиться, что то, что мы делаем в этом отношении, в конечном итоге будет полезно в реальной жизни.

Сначала позвольте мне описать проблему, как я ее вижу, и как, по моему мнению, она должна быть решена.

Сегодня в Altium Designer пины питания обычно используются для указания потребителя мощности. Пины питания могут обрабатываться иначе, чем другие пины, во время проверки электрической целостности (ERC).

Однако, сложно легко идентифицировать и управлять полными системами распределения питания.

Следовательно, требуется более высокий уровень внимания, чтобы избежать критических ошибок, таких как компоненты, страдающие от недостатка питания, или короткие замыкания (которые, я уверен, не дают спать многим).

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

На уровне проектирования печатных плат набор цепей, распределяющих питание, образует «сеть питания». Аналогично, набор цепей, собирающих ток к земле, образует другую «сеть питания».

В каждой из этих сетей питания уникальная точка подключается к внешним источникам питания (либо к источнику питания, обеспечивающему питание, либо к соединению с землей). Цепь, подключенная к этой точке, действительно является силовой цепью.

Также в каждой из этих сетей питания ряд компонентов (ограничивающие резисторы, соединители цепей, предохранители и т.д.) являются «прозрачными» компонентами, которые с точки зрения всей сети представляют собой только соединение (хотя и соединение, обладающее определенными необходимыми характеристиками), соединяющее одну цепь с другой для проектировщика печатных плат.

Ниже представлено абстрактное представление такой сети питания на уровне печатной платы.

Part Insights Experience

Access critical supply chain intelligence as you design.

Learn More

На приведенном выше рисунке цепи были нарисованы красным, и цепи внутри красной рамки составляют целую сеть питания. Внутри этой сети директива силовой цепи идентифицирует цепь «Main PWR» как уникальную цепь, через которую фактически подается питание.

Линии сетей были нарисованы синим цветом, и силовые сети на макете печатной платы внутри синего прямоугольника будут составлять отдельную силовую сеть. Внутри этой сети директива силовой сети определяет сеть «Основной GND» как уникальную сеть, которая фактически подключена к земле.

В каждой силовой сети только одна трасса может быть идентифицирована как силовая сеть на печатной плате. Также каждая сеть, содержащая объекты, связанные с питанием, должна быть частью силовой сети.

В схемах проектов печатных плат будет доступна новая директива, называемая «Директива силовой сети». При размещении на данной сети она будет идентифицировать её как уникальную сеть (внутри силовой сети), которая подключается к внешним источникам питания.

Эта новая директива может выглядеть так, чтобы её было легко идентифицировать.

Unparalleled Schematic Capture

Easily design schematics of any complexity.

Learn More

Также будет введен новый объект схемы, называемый «Прозрачная часть».

Его можно будет разместить, выбрав два контакта (одной и той же детали) горячих точек, и он соединит их.

Его графическое представление будет похоже на это (это было нарисовано с использованием объектов линии и эллиптического дуги).

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Цвет, толщина, стиль линии (сплошная или пунктирная) и форма (дуга или линия) частично прозрачных элементов будут контролируемыми и определять их графический аспект. При размещении, частично прозрачные элементы будут автоматически объединяться с целевым элементом, так что их можно будет легко перемещать вместе.

По сути, роль частично прозрачного элемента заключается в соединении двух сетей в «группу из двух сетей». Следовательно, группа частично прозрачных элементов, используемая в сочетании с директивой силовой сети, определит всю силовую сеть.

Обратите внимание, что компоненты соединения сетей будут полностью прозрачными по умолчанию.

Все стандартные системы редактирования и управления (Диалог, Инспектор, Список, Запросы, параметризация для скриптов) должны поддерживать эти новые объекты и поля.

На основе этих элементов система может собрать некоторую информацию о силовой сети и предоставить её в полезном виде.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Новые ошибки компиляции могут указывать на несогласованные ситуации, которые могут привести к ошибкам на произведенной плате

• Отсутствует директива силовой сети на силовых сетях компоновки ПП.
• Конфликт директив силовой сети в силовой сети.
• Отсутствует силовой контакт на силовой сети.
• Недостаточная местная силовая сеть.

Также ошибки, связанные с подачей питания на входные контакты и отсутствием драйвера на входных контактах, могут быть более интеллектуально обработаны в случае использования подтягивающих или опускающих резисторов: если соответствующие сети являются частью правильно объявленной сети питания, эти ошибки могут быть подавлены.

Также классы сетей могут быть сгенерированы на основе объявленных сетей питания.

Наконец, сети питания могут быть точно описаны в отчетах, предназначенных для этой цели.

Cloud Storage and Version Control

Store your libraries and design data in one secure, accessible, and version-controlled space.

Learn More

Отчет о сетях питания будет содержать информацию о:

• Списке сетей, участвующих в данной сети питания
• Списке компонентов и их прозрачных парах контактов, участвующих в сети питания
• Деталях сети питания данной сети питания.
• Списке всех ‘граничных контактов’ сети.

В будущем этот интеллект также может быть использован для улучшения схематического представления (через автоматическую раскраску проводов на основе сетей питания), но что более важно, на уровне компоновки печатной платы, для легкого идентифицирования и управления сетями питания. Частичные прозрачности также могут быть использованы в других целях, например, для управления длиной сигнальных сетей, содержащих резисторы демпфирования.

Таков мой взгляд на эту проблему на данном этапе. Я уверен, что некоторые моменты отсутствуют или расположены не на своих местах.

Например, меня особенно интересует ваше мнение о графическом представлении прозрачности деталей и директив силовых сетей, а также о новых ошибках компиляции и отчетах.

Возможно, есть и другие полезные способы использования этой информации, о которых я не подумал.

Variant Manager

Meet demands of a globalized market that requires unique versions of your PCBs.

Learn More

Наконец, я немного не уверен в термине «Силовая сеть» (особенно в «директиве силовой сети»). В общем, он выполняет свою функцию, но, по моему мнению, ему не хватает некой «изюминки». Если у вас есть лучшее предложение, пожалуйста, предложите его!

Заранее благодарю за ваше участие в этом вопросе - я очень ценю это.

Пожалуйста, оставьте свои комментарии здесь.