PCB检查-allegro PDN进行简单电源直流压降分析
PCB检查-allegro PDN进行简单电源直流压降分析
软件版本：allegro 16.6
分析电源：某12层板CPU的core电源，[email protected]
当我们PCB设计好之后可以通过allegro自带的PDN工具对电源平面进行简单的分析，包括电流走向，压降以及电流密度等信息，发现设计不合理的地方，帮助我们优化PCB设计
1.切换至PDN分析工具
一般allegro打开时会选择我们要用的工具，正常PCB绘制会选择allegro PCB Design GXL（Legacy），电源分析时需要选择Allegro PCB PDN Analysis
如果之前默认选择是GXL，也可以在brd文件打开之后通过菜单栏File->Change editor进行切换，选择PDN工具2.打开PDN选项
通过菜单栏Analyze->PDN analysis…打开参数填写界面，选择当前我们需要分析的电源网络，电流源，用电端等打开之后界面如下
有些时候如果界面弹不出来，是因为打开之后系统最小化或者窗口在屏幕下方超出显示器范围了，在左下脚找到相应的窗口还原即可
3.选择需要分析的网络，填写相应参数
以P1V15_CORE_3A为例，如果没有找到需要的网络也可以通过Identify DC Nets 手动添加选好之后可以看到该网络的电压值，纹波以及最大电流等参数，纹波按照自己的要求修改，我们选择2%，最大电流是根据自己的设计填入，本次填入25A，后面的target impedance是目标阻抗，会根据前面的参数自己生成，不用刻意去修改
4.填写直流压降参数（IRDrop）
选择IRDrop选项，填写相关参数，Static IRDrop就是静态直流压降的意思，
Voltage THold就是压降门限，会根据不同的压降值显示不同的颜色，压降超过该值超过之后会报警(显示为红色)，此次选择选电压的1%。
Voltage THold就是电流门限，超过该门限值会报警----这个是电源输出器件的MAX值。
Density THold是电流密度门限，好像固定不能编辑，，保持默认即可至于Decoupling Capacitors Mabagement与Parameters Setting是一些电容耦合分析与参数，暂时还没弄懂，我们分析也是一个简单的做个直观的分析，因此也没填，主要填Components and Ports选项卡
5选择source（源）与sink（用电端）
.在Components and Ports选项卡填入写相关参数，主要是该网络上的用电端(sink)与源端(source)，对比原理图找到主要的器件，填写相应的参数，由于电容不吸电，因此电容可以忽略，这部分器件选取约详细，分析的结果更贴近实际，不过我们一般主要看一下几个大电流用电端即可
source器件选择，选择电流源，一般是电源器件或者连接器等，我们设计是U56电源模组，选择之后可以看到连接到该电压的所有pin脚都是可选择的，在下拉列表中选择source，如果是同一个电源芯片有好多个pin脚，可以在port type中右击选择change all全部选择为source，本次U59是电源输出芯片sink端选择，选择用电端，在port type选择sink，然后在Excitation一栏填入该用电端的电流，如果是同一个器件好多个pin脚的话，可以右击chang all填入总电流，软件会自动将总电流平均分配到每个引脚，当然也可以根据实际的需求自己手动修改每一个引脚的电流值
U1是CPU，总电流20A，填入之后平均分配到每个引脚是169.492mA，如下图
依次填写其他用电端，比方本次设计FB106-FB109等，填入相应的电流值。
6.查看分析结果
点击Analyze进行分析，弹出分析结果，可以看到相应用电pin脚的压降值7.图像化查看分析结果，
通过图形化结果才查看，可以更直接地对电源平面有个认识以及优化弹出的表格以及图像化显示可以看出此电源平面有问题，红色部分压降以及超过我们希望的目标值11.5mV，因此需要调整优化
软件右侧的option选项中可以切换不同的层，默认在top层，根据我们实际的电源平面所在层选取，可以看到不同层次电源的分布以及压降情况，我们的电源平面主要在第7层，选择Pwr07即可在文件空白区域右键可以查看电流走向，电流密度（density）以及温升(TempRise)等
其中Display current可以看到电流走向，可以帮助我们优化电源平面
Display Density可以看到电流分布情况以及电流走向等，可以看出本次设计电源平面的不合理支持，虽然平面铺了很大一块，但是实际电流都集中在右上侧，左下方基本没什么电流分布，因此平面需要调整优化
8.层叠结构调整
有时候由于空间层数等等原因，电源平面以及尽可能地优化了但是还是满足不了我们的要求，这时候就可以通过调节铜厚来增加平面的过流能力，进而优化电源平面，Xsencion中调整铜厚，比方本次设计将pwr07层有原来的1oz（1.2）调整为2oz（2.4mil），可以看到压降明显优化
9.铜厚调整为2oz之后的压降
压降由原来的30+mV变成了16+mV
![在这里插入图片描述](https://img-blog.****img.cn/20200511170050285.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTc4MTQzMQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70图形化界面也可以看出优化效果
Density也得以改善，但是还是需要进一步优化
以上就是本次allegro PDN工具对电源压降的简单分析，在此做个记录，有不对的地方也请大家多多指导！
参考文献：
https://wenku.baidu.com/view/16973631cfc789eb172dc8b6.html