IR Drop仿真是一個(gè)系統(tǒng)層面的問題，需要考慮完整的Power Distribution System(PDS)鏈路上所有壓降，并以此來優(yōu)化每顆器件所接收到的供電電壓。

在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中所有的電源供電芯片在相應(yīng)的設(shè)計(jì)下都有一個(gè)標(biāo)稱的輸出電壓與電壓波動(dòng)范圍（可能是由于芯片本身或所用分壓電阻誤差造成）。每顆SINK芯片也有標(biāo)稱的正常工作的電壓與上下容限范圍。我們需要根據(jù)這些給定條件結(jié)合PowerDC仿真結(jié)果來判斷PDS設(shè)計(jì)是否符合要求。

典型的PowerDC仿真流程：

案例1：實(shí)際電壓低于正常額定電壓

如下圖所示的一個(gè)PCB板，一個(gè)VRM同時(shí)給兩個(gè)SINK供電，SINK1通過一個(gè)被動(dòng)元件（如磁珠或電阻等）與VRM連接，SINK2直接通過PCB敷銅與VRM連接。假設(shè)VRM輸出電壓為1.5V，輸出容限為0%，SINK1和SINK2額定供電電壓為1.5V， 容限為1%，供電電流分別為5A和0.2A。

PowerDC的仿真結(jié)果如下圖所示，SINK1和SINK2結(jié)果都為FAIL。那么PowerDC軟件是如何計(jì)算Margin值的呢？

當(dāng)實(shí)際電壓低于正常額定電壓時(shí)，Margin通過下面公式計(jì)算：

Margin = (Actual voltage + SinkLowerTolerance) – (Normal voltage + VRMoutputTolerance)

因此以U2為例計(jì)算得到U2的Margin為：

U2_margin = [1.42763 + (1.5 * 1%)] – [1.5 + (1.5*0%)]

= 1.44263 – 1.5 = –0.05737V

當(dāng)Margin為負(fù)時(shí)則說明IR Drop仿真結(jié)果Fail， 在PowerDC報(bào)告中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)紅色的叉叉。

案例2：實(shí)際電壓高于正常額定電壓

假設(shè)有一個(gè)PCB設(shè)計(jì)如下圖所示， 包含一個(gè)VRM和4個(gè)SINK芯片，VRM與SINK的設(shè)計(jì)參數(shù)見下圖仿真結(jié)果表格所設(shè)。

PowerDC最終的仿真結(jié)果顯示所有SINK的IR Drop仿真結(jié)果都PASS，那這些Margin值又是如何計(jì)算出來的呢？

當(dāng)實(shí)際電壓高于正常額定電壓時(shí)，Margin通過下面公式計(jì)算：

Margin = (Normal voltage + SinkUpperTolerance) – (Actual voltage + VRMoutputTolerance)

因此以SINK_U_flash1為例計(jì)算得到SINK_U_flash1的Margin為：

SINK_U_flash1_margin = [3.3 + (3.3 * 1.2121%)] – [3.31945 + (3.3*0%)]

= 3.33999996 – 3.31945 = 0.020548V

當(dāng)Margin為負(fù)時(shí)則說明IR Drop仿真結(jié)果Pass， 在PowerDC報(bào)告中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)綠色的勾。

審核編輯：湯梓紅