使用Altera PDN工具优化供电网络设计

ID 683155
日期 7/08/2015
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1.2. PDN电路拓扑

PDN工具是基于供电网络拓扑的集总等效模型的体现。建模为工具一部分的电路拓扑其图解如下图所示。

从最初的分析来看,稳压器模块(VRM)可被建模为串联电阻器和电感器。在50 KHz以下的低频段,VRM的阻抗非常低并能够响应FPGA的瞬变电流要求。ESR和ESL值可从制造商处获得。在频率高于50 KHz时,VRM阻抗以感应性为主,从而无法满足瞬变电流的要求。板上的分立去耦电容根据自有的寄生属性(RcN, CcN, LcN)和贴装寄生电感(LmntN),可以在低频到高频提供所需的低阻特性。电源-接地夹层间的层电容的电感通常比离散去耦电容器网络的电感低,使得它在较高频时更高效(10 MHz及更高)。去耦电容器的效果受制于PCB传导电感和球栅阵列(BGA)过孔电感,且给定电容器的使用取决于FPGA。 为简化电路拓扑,PDN工具建模PCB传导的离散性,BGA电感,及单个集总电感元件和电阻器的电阻。

图 1. PDN电路拓扑

由此图可清楚看到,提高PCB PDN效率的关键是减少组件贴装电感(Lmnt),寄生电感(Lc)和传导电感(Ls)。本应用笔记将对减少这些电感的方法,以及如何在PDN工具中进行评估提供指导。