了解PCB行业中的PCB电源系统设计

电源系统（PDS）的分析和设计在高速电路设计领域，尤其是在计算机、半导体、通信、网络和消费类 PCB 行业中变得越来越重要。 随着超大规模集成电路技术的进一步缩小，集成电路的电源电压将继续降低。 随着越来越多的厂商从130nm工艺转向90nm工艺，可以预见电源电压将下降到1.2V甚至更低，同时电流也会大幅增加。 从直流IR压降到交流动态电压波动控制，允许的噪声范围越来越小，这给电源系统的设计带来了极大的挑战。

电源电路板设计

在交流分析中，电源与地之间的输入阻抗是衡量电源系统特性的重要量度。 该观察结果的确定成为 DC 分析中 IR 压降的计算。 无论是分析DC还是AC，影响电源系统特性的因素有：PCB的分层、电源板平面的形状、元器件的布局、过孔和管脚的分布等等。

电源和地之间的输入阻抗的概念可以应用到上述因素的仿真和分析中。 例如，电源地输入阻抗的一个非常广泛的应用是评估板载耦合电容器的放置。 由于在板上放置了一定数量的去耦电容，可以抑制电路板特有的谐振，从而减少噪声的产生，同时也降低了电路板的边缘辐射，缓解了电磁兼容问题。 为了提高供电系统的可靠性和降低退化系统的制造成本，系统PCB设计工程师必须经常考虑如何经济有效地选择带有去耦电容的系统PCB布局。

高速电路系统中的电源系统一般可分为三个物理子系统：芯片、集成电路封装结构和PCB。 芯片上的电网是由几层金属层交替放置而成。 每层金属由X或Y方向金属条的电源网格或地网格组成。 通孔连接不同层的金属条。

对于一些高性能芯片，内核和IO的供电都集成了很多去耦单元。 集成电路封装结构就像一个缩小的电源或地平面，有几层复杂的形状。 在封装结构的上表面，通常会预留去耦电容的安装位置。 PCB通常包含大面积的连续电源和地平面，以及一些大小不一的分立去耦电容元件，以及电源整流模块（VRM）。 键合线、C4 凸块和焊球将芯片、封装和 PCB 连接在一起。 整个供电系统应保证为集成pcb器件提供正常范围内的稳定电压。 然而，电源系统中的开关电流和寄生高频效应总是会引入电压噪声。