电源完整性

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How to Maintain Power Integrity in your PCB The PCB Design Process Power Analyzer by Keysight PDN Analyzer for DC Power Integrity

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噪声电源轨

如何滤除噪声电源轨 1 min Blog 电气工程师

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电气工程师尽管电源在示波器上看起来可能产生干净的电力，但在实际系统中的电源操作可能会产生噪声或对噪声敏感。电源轨道通常需要为系统中的多个设备提供相同电压的电力，但在系统的不同部分需要干净的电力。当出现这种情况时，可能需要在将主轨道上的噪声提供给系统的不同部分之前进行清理。根据组件操作的频率范围，这可以通过简单的滤波电路、额外的电容，以及在特定情况下使用铁氧体磁珠来完成。因此，在这篇博客中，我将概述在电源轨道上使用不同类型的滤波电路来滤除进入目标设备的电力的一些情况。有时，最好的情况是将一个轨道分成多个轨道，使用多个调节器，而在其他情况下，可以从单个轨道提取并滤波，以向不同的设备提供干净的电力。在哪里应用滤波以获得干净的电力我们可以通过查看电源树来可视化在哪里应用滤波以确保干净的电力到达不同的设备。下面的图片显示了一个电源树的示例块图，其中在电源树的不同部分应用了滤波。这张图片假设轨道提供直流电压，并且有几个设备从每个轨道上拉电。这里的重要背景是频率问题。不同设备在不同频率范围内需要电力，将能够使用不同类型的滤波。例如，对于仅在直流下操作的设备，低通滤波与低截止频率将是合适的。相比之下，具有非常快速I/O的数字设备将需要一个到非常高频率都具有低阻抗的电源轨道，尽管它是从直流轨道上拉电。不同频率范围内的电力稳定性将决定哪种类型的滤波是合适的。下表概述了可以使用不同类型滤波的一些示例。直流负载低通滤波，可以是高阶滤波电路低频（直流至MHz）使用RC或LC电路的低通滤波，需要无极点的传递函数高频（MHz至GHz）通常是数字组件的领域，需要具有非常低电感的电容现在让我们来看看不同频率范围内的一些示例。直流组件当一个组件只需要直流电源，意味着电源轨上没有切换动作或交流电流时，低通滤波是适当的，包括高阶低通滤波。这可以通过以下组件或电路之一实现：低通LC滤波器低通RC滤波器铁氧体珠大电容

PCB电源完整性

PCB电源完整性完整指南：从电路板到封装 1 min Blog PCB 设计工程师

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Simulation Engineers 在本文中，我们对电源完整性进行了全面概述，涵盖从PCB到封装的方方面面。

PDN波峰阻抗仿真SPICE

SPICE中的PDN阻抗仿真与分析 1 min Blog 如果您知道如何在电源完整性分析中正确建模寄生效应和电感效应，您可以在SPICE中执行PDN仿真。

PCB电源布局指南

PCB电源布局指南 1 min Blog PCB 设计工程师

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电气工程师按照此快速指南，在您的下一个PCB设计中使用线性电源和开关模式电源。

电路板热分析完整指南

PCB热分析完整指南 1 min Guide Books PCB 设计工程师

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Simulation Engineers PCB基板和铜导体的物理特性是决定电路板运行期间升温方式的主要因素。电路板热分析技术旨在预测电路板在运行过程中升温的时间和位置以及电路板达到的温度。分析的这一重要部分旨在确保元件级与电路板级的可靠性，并且可以影响诸多设计决策。使用最好的印刷电路板设计软件，即可轻松设计出在运行期间具有高可靠性和低温的电路板。Altium Designer拥有最好的电路板设计工具和材料库，有助于确保可靠性。您将获享在PCB布局和叠层中实施热管理最佳实践所需的一切功能。您可以通过以下方式，深入了解电路板热分析以及如何设计具有可靠性的电路板。 Altium Designer 统一PCB设计软件包，将高级布局功能与全面的基板材料库和生产规划功能集成在一起。电路板和元件中的材料将决定运行期间热量在电路板周围移动的方式。很遗憾，PCB基板材料是绝缘体，会阻止热量从热元件中散发出去。铜导体和平面层可帮助散热，但有些简单的设计选择会影响电路板在运行期间的平衡温度。这些设计决策主要集中在以下三个方面：电路板叠层设计基板材料选择元件选择和布局除了电风扇和散热器等元件之外，其他一些简单的设计选择也可以帮助确保电路板在低温下运行，不会过早产生故障。合适的设计工具集可助您轻松实施某些热管理最佳实践。使用热分析以设计电路板电路板设计的热分析旨在确定何时需要风扇、散热器、附加铜或热过孔等散热措施，以将温度保持在限制范围内。设计师需要为电路板中的元件选择可接受的最高温度，然后检查元件温度将如何根据其耗散功率而产生变化。如果元件温度超出可接受的温度限制，则可能需要散热器或风扇等额外散热措施。首先，查看元件的热阻抗，您通常可以在集成电路的元件数据表中找到该值。对于低功率放大器或集成电路，该值可低至约20°C/W；对于功能强大的微处理器，该值可高达约200°C/W。要确定工作温度，只需将元件的功耗乘以其热阻抗即可。下面针对SOT封装中的示例MOSFET进行了定义。根据其热阻抗定义的元件温度。如果元件温度过高，设计师可以采取一些步骤来为元件散热，以降低PCB布局中元件的热阻抗：在元件下方添加具有接地多边形的热过孔使用导热率较高的PCB基板材料向元件添加散热器在平面层等元件下方加入更多铜

50 欧姆阻抗

神秘的50欧姆阻抗：它的来源及使用原因 1 min Thought Leadership 50 欧姆阻抗很久以前就成为了射频传输线中使用的标准阻抗，但它今天仍然有用，并且是测试设备中使用的标准参考阻抗。

如何为降压转换器选择电感器

如何为降压转换器选择电感器 1 min Thought Leadership 开关电源（SMPS）是那种在安静中（尽管在电气上很嘈杂）确保你最喜爱的电子设备平稳运行的设备。它们默默地在背后执行着它们的职责，然而没有它们你的电路板就无法运作。作为为功率需求大的应用设计直流-直流转换器的一部分，组件选择对于确保向负载稳定供电并且高效率至关重要。在众多直流-直流转换器拓扑结构中，降压转换器（buck converter）因其在降低输入电压至较低水平时提供高效率的电力转换而被广泛应用。关于这些电源转换器的组件选择的一个常见问题是如何为降压转换器选择一个电感器。在降压转换器中使用电感器和其他组件的目标是限制电力损失转化为热量，同时最小化电流涟漪。降压转换器中的电感器以下展示了SMPS的基本降压转换器拓扑结构。在此图中，MOSFET的输出通过PWM信号驱动，该信号以用户选择的占空比开关MOSFET。当PWM信号切换时，电感和电容在提供稳定电流给负载中起着关键作用。最终，PWM信号的占空比是允许用户控制输出到负载的电压的主要功能。电感将以与PWM信号相同的速率不断切换，因此它负责在发送到输出的电流上叠加一些轻微的纹波。电感和电容形成了一个L滤波器，基本上是一个二阶带通滤波器。假设您使用了一个足够大的低ESR电容，电容将提供低阻抗，构成纹波的高频分量将被大量移除。如何为您的降压转换器选择电感电感器的适当值取决于您的设计能够容忍的期望纹波电流，以及您计划用于PWM信号的占空比。下面的方程显示了输出电压作为二极管正向电压降和MOSFET上状态电压降的函数。在考虑了这些电压后，输出电压是：我将跳过一些数学计算，直接得出重要结果。首先，电感和PWM频率与纹波电压成反比。其次，纹波还是PWM占空比的二次函数。降压转换器中的纹波电流是：注意，PWM信号的上升时间在任一方程中都没有出现。然而，上升时间很重要，因为它在确定转换器发出的噪声和损耗方面（见下文更多详情）起着作用。重要结果可以总结如下：增加占空比将减少纹波，但也会使输出电压更接近输入。提高PWM频率会减少纹波，但这将增加MOSFET的散热量。然而，这里有一个需要注意的地方：使用边沿速率更快的PWM信号会减少因高PWM频率而产生的损失（再次见下文）。使用更大的输入电压需要使用更大的电感器以将纹波降低到可接受的水平。通常，使用更大的电感器来减少纹波。为什么PWM上升时间很重要电感器负责创建并同时抑制输出电流上的纹波，尽管这可以作为设计目标在设计中设置，遵循上述指导方针。然而，有一些关于任何开关调节器的重要方面是电感器无法控制的：来自开关元件的辐射EMI：晶体管的这种开关噪声可以在下游电路中引入一些噪声。由于皮肤效应而导致的热损失：这是电感器的几何形状而非电感值的函数。如果电感器具有更大的横截面积和更高的热导率，热量可以以更高的速率从电感器中散发出去。