ZHCABY8G November   2022  – February 2024 AM5706 , AM5708 , AM5716 , AM5718 , AM5726 , AM5728 , AM5729 , AM5746 , AM5748 , AM5749 , AM620-Q1 , AM623 , AM625 , AM625-Q1 , AM625SIP , AM6411 , AM6412 , AM6421 , AM6422 , AM6441 , AM6442 , AM6526 , AM6528 , AM6546 , AM6548

 

  1.   1
  2.   Sitara 处理器配电网络:实施与分析
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 本文档中使用的首字母缩写词
  5. 2PCB 堆叠指南
  6. 3PDN 的物理布局优化
  7. 4静态 PDN 分析(IR 压降优化)
  8. 5PCB PDN 动态分析
    1. 5.1 选择去耦电容器以满足 ZTARGET
  9. 6PDN 检查清单
  10. 7实现示例和 PDN 目标
    1. 7.1 AM570x
    2. 7.2 AM571x
    3. 7.3 AM572x
    4. 7.4 AM574x
    5. 7.5 AM65xx/DRA80xM
    6. 7.6 AM62xx
    7. 7.7 AM64xx
    8. 7.8 AM62Ax
  11.   修订历史记录

选择去耦电容器以满足 ZTARGET

为了在整个相关频率范围内保持电源完整性,配电网络依赖于稳压器模块 (VRM/SMPS)、板载分立式大容量电解和陶瓷去耦电容器以及平面间电容(电路板堆叠中电源接地夹层的电容)。对于一阶分析,可以将电源管理集成电路 (PMIC) 的 VRM 建模为串联电阻器和电感器。PMIC 在低频(高达 500KHz-1MHz)下通常具有低阻抗,能够响应处理器的瞬时要求。因此,VRM 的 ESR 和 ESL 值非常低。除了较低的频率,VRM 阻抗主要是感性的,因此无法满足器件的瞬态电流要求。大容量和陶瓷分立式去耦电容器必须在 VRM 变为电感时提供所需的低阻抗。大容量和中频去耦电容器(1MHz-70MHz,取决于电容器的 ESL 和 ESR)的有效性受到其放置(由于环路电感)、值和类型的限制。有关电容器放置示例,请参阅图 5-3。请注意,为了更大限度地减小环路电感,中频电容器已直接放置在处理器下方(在 PCB 的底部)。

GUID-75E9CC59-CBEC-4507-8808-1E13C00D5852-low.png图 5-3 电容器放置示例

大容量电容器应位于电路板电源入口的入口点附近。去耦电容器将 PDN 阻抗保持在超出 VRM 频率的所需值,直到中频电容器变得有用为止。中频 SMT 电容器在 10MHz 至 150MHz 及更高频率范围内非常有用。这些电容器主要是陶瓷电容器,具有多种电介质类型(NPO、X7R、X5R 和 Y5V)和多种尺寸(1206、0805、0603、0402 等)。中频电容器比大容量电容器小得多,可以放置在更靠近晶体管电路的位置。由于陶瓷电容器较小,因此它们的 ESR 和 ESL 比大容量电容器更低,电容也更低,因此谐振频率更高,谐振阻抗更小。因此,可以在较高的频率下使用陶瓷电容器。典型的中频电容器的电容范围为 1nF–100nF,ESR 范围为 10-100mΩ,ESL 范围为 0.5nH–1nH。

“环路电感”的概念是一个用于量化配电网络去耦电容器有效性的有用指标。要计算与去耦电容器放置相关的“环路电感”,可使用方程式 4

方程式 4. GUID-993787BE-7B23-4397-831A-2E9804DEA8A7-low.gif

其中 Leff 是有效环路电感,Z(电源,decap 的 GND 焊盘)表示相应 decap 的电源和接地焊盘上定义的端口的 Z 参数。应在 Z 参数响应的“平坦”区域选择频率,通常在 50MHz–70MHz 范围内。