計算DCDC、LDO環路阻抗

目錄

數據準備

電阻率

銅厚

PCB數據

IPC-D-356數據分析

網絡別名

net走線信息

編程實現自動化

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了保證電源穩定性，一些電源廠家提出了對電源環路阻抗的要求，而常規仿真非常耗時，其實大多情況下可以採用近似公式進行估算，如果餘量較小再進行常規嚴格的仿真。

R=ρL/W/h，即電阻正比於長度，反比於寬度和厚度。

數據準備

電阻率

電阻率溫度對應表

溫度/℃	電阻率/（Ω/mm）
0	16.5
10	17.2
20	17.8
30	18.5
40	19.2
50	20
60	20.6

 

 

 

 

 

 

 

 

銅厚

厚度信息可以PCB層疊中得到，以此建立層數與厚度的對應關係表。

thick_layer_pair = {
    "L1":0.025,
    "L2":0.02,
    "L3":0.02,
    "L4":0.025
    }

PCB數據

從PCB文件中導出IPC-D-356格式數據。

IPC-D-356數據分析

網絡別名

IPC-D-356定義超過14個字符的網絡名（net）需要使用別名，在"P IMAGE PANEL"分段中，以“NNNAME”爲行首。

net走線信息

以“333”爲行首的信息記錄了網絡所連接器件引腳及其位置信息，line[4:18]爲網絡名稱，位置座標分別以X，Y開始，公制單位下爲微米。

以“378”爲行首的信息記錄了走線所在層，走線寬度以及路徑上各點的位置座標，以“078”爲行首的信息爲上一行的繼續。

編程實現自動化

1. 首先，建立表格列出所需計算電阻的網絡，及其起始器件引腳和結束器件引腳，csv爲文本文件處理方便，建議以csv文件提供；

   Net Name	Start Part	Start PIN	End Part	End PIN	Info
   Net1	U01	1	C10	1
   Net2	U01	3	C05	2

2. 導入IPC-D-356數據，獲取net-name變換對；

   net_name_pair = {
       "IPC001":"VREG_S1A_S2A_S3A_APC1",
       "IPC002":"VREG_S1E_S2E_S3E_MODEM"
       }

    

3. 以net-name和IPC-D-356行首3字符爲依據，獲取各net所連接引腳信息和連線信息；

   def get_position(pin_s,pcb_data):
       position = ["",""]
       pin = pin_s[0] + " -" + pin_s[1]
       for line in pcb_data:
           if pin in line:
               x = line.split("X")[1].split("Y")[0]
               y = line.split("Y")[1].split("CD")[0].split("OW")[0]
               position[0] = str(int(x))
               position[1] = str(int(y))
       return position
   
   def wires(pcb_data):
       wires = {}
       for line in pcb_data:
           if line[:3] == "378":
               wire = line.split()[3:]
               width = int(line.split()[2][2:])
               if width not in wires.keys():
                   wires[width] = []
               points = []
               for point in wire:
                   if "*" in point:
                       points = points + point.split("*")
                   elif point.count("X") > 1:
                       points.append("X" + point.split("X")[1])
                       wires[width].append(points)
                       points = ["X" + point.split("X")[2]]
                   else:
                       points.append(point)
               wires[width].append(points)
           elif line[:3] == "078":
               wire = line.split()[1:]
               points = []
               for point in wire:
                   if "*" in point:
                       points = points + point.split("*")
                   elif point.count("X") > 1:
                       points.append("X" + point.split("X")[1])
                       wires[width].append(points)
                       points = ["X" + point.split("X")[2]]
                   else:
                       points.append(point)
               wires[width][-1] = wires[width][-1] + points
       return wires

    

4. 依據連線信息，整理point-point線段，計算出L/W/h，並彙總成有權重的無向圖；

   def graph(wires):
       graph = {}
       for width in wires.keys():
           for wire in wires[width]:
               for i in range(len(wire)-2):
                   point = wire[i]
                   point1 = wire[i+1]
                   if point not in graph.keys():
                       graph[point] = []
                   pos_point = [int(point.split("Y")[0][1:]),int(point.split("Y")[1])]
                   pos_point1 = [int(point1.split("Y")[0][1:]),int(point1.split("Y")[1])]
                   length_by_width = ((pos_point[0] - pos_point1[0]) ** 2 + (pos_point[1] - pos_point1[1]) ** 2) ** 0.5 / width
                   graph[point].append([point1,length_by_width])
       return graph

    

5. 依據現有的最短路徑算法，計算起始器件引腳和結束器件引腳最小L/W/h加權；
6. 根據電阻率等信息，將網絡與估算電阻值列表輸出，注意單位的換算

   網絡名	電阻率（Ω/mm）	L/W/h（mm）	電阻（mΩ）
   Net1	1.78e-8	1.5e-6	26.7
   Net2	1.78e-8	1.9e-6	33.82