标签：仿真 Power Setup 器件 DC Sigrity 如下 设置 PCB

之前和大家分享过电源完整性之仿真设计原理链接: link.今天接着上一篇文章总结一下电源直流压降的的仿真操作流程及一些simulation中的设置参数，用到的是Cadence Sigrity 中的Power DC组件，来操作一下电热协同仿真，下面开始享受仿真的快乐吧：

第0步：仿真简介

电热协同仿真把电和热相互的影响考虑到了一起。因为电导率并不是固定不变的，而是和温度有关，随着温度的升高导电率会下降。同样电流流径电阻的时候会产生热量，此热量为焦耳热。因此为了获得准确的仿真信息，应考虑电与热的互相影响，进行电热混合仿真。
压降也叫IR-Drop，由于电源网络同样存在阻抗，因此导致接受端的电压相比源端更低。
应用公式 I=U/R,由于导体并非理想，所以会存在电阻，导致电压上的下降。
热量的传递有传导、对流及辐射三种方式，热仿真包括焦耳热和器件热。热仿真造成的温度升高使得导体的导电能力下降要考虑到电仿真中，电仿真中因电流在导体的损耗产生焦耳热需要考虑到热仿真中。
Sigrity中使用Single-Board/Package E/T Co-Simulation进行单板电热协同仿真分析，步骤如下主要有以下几步：1）使能电热协同分析模式、2）设置Stack-up、3）设置仿真网络、4）设置VRM和Sink、5）设置Discertes、6）设置环境温度、7）设置发热器件、8）设置发热器件模型参数、8）设置电仿真规则、9）设置热仿真规则、10）运行仿真，保存结果。

第一步：文件格式转换

将.brd格式（PCB文件）转换为.spd格式（Sigrity文件），使用的插件是Cadence Sigrity下的SPDLIinks-CAD Translators，进行转化如下图：

第二步：仿真操作

1. 使用Cadence Sigrity中的Power DC组件，新建工程，打开刚才转化的.spd文件。
   
2. 使能仿真分析模式Single-Board/Package E/T Co-Simulation
   在Simulation Mode 中使能Enable E/T Co-Simulation Mode，如下图：
   
3. 文件的层叠设置，根据实际PCB板材的层叠填写相关信息。
   1)因为导入的.spd文件中没有soldmask层（绿油），所以需要在TOP和BOTTOM上下手动添加medium层。在TOP和BOTTOM上右键Insert Above选择 Medium layer，操作如图：
   
   2)设置层叠信息，以四层板为例。当在material中从材料库选择材料以后，Er和Tangent中是默认设置的，可以从View Material中查看相应材料的Dk和Df值。如果默认材料中没有可以选择的材料，可以在material中默认不选择，则在后面的Er和Tangent中手动填写材料的Dk\Df值，或者在material library中自己添加材料信息、在进行材料选择，操作如图：
   
   
4. 使能仿真网络，查看仿真网络状态。把要仿真的电源网络放到PowerNets中，相应的回流地网络放到GroundNets。
   1)在Initial Setup中选择Setup P/G Nets-Skip setup P/G。因为大多电源模块（BUCK、BOOST等）都是通过电感输出，所以电感端的网络也要加到PowerNets中，右键相应网络classify到PowerNets中，操作如图：
   
   2)查看要仿真网络状态。
   
5. 设置焊盘和过孔参数，设置我们要仿真网络的相应焊盘厚度（一般为表面铜厚）和过孔的镀铜厚度（IPC要求大于等于20微米，一般厂家的镀铜厚度为25um），material一般为copper。
   1） 在Initial Setup中选择Optional :Setup Plating Thickness设置焊盘参数，操作如图：
   
   2） 在Initial Setup中选择Optional :Setup Plating Thickness设置过孔的参数，操作如图：
   
6. 设置VRM端口（Voltage Redulator Module），为要仿真的电源提供输出，俗称源端。
   1） 在Voltage Drop Analysis Setup 选择Set up VRMs。如果在上一步中，已经把相应的仿真网络添加到PowerNets和GroundNets中，在设置VRM中就选择下图中自动在仿真网络的器件上添加端口，然后按照如下图片进行仿真操作：
   
   
   
   
   
7. 设置Sink端口(Sink表示从外部电路流入端口的电流)设置，俗称负载端。实际可能会有一个负载或多个负载，根据实际情况而设置，同样也有两种方法。
   1） 在Voltage Drop Analysis Setup 选择Set up Sinks，操作如图：
   
   
   
   
   
   
8. 设置Discretes，意思为使能分立器件。在PCB中可能有的电源模块经过电感输出，或者同一个网络经过磁珠或者共模电感输出，这时需要我们使能这种分立器件，否则在Sigrity中不识别这种情况，要仿真的网络将会是断路，仿真跑不出结果。
   1） 在Voltage Drop Analysis Setup 选择Set up Discretes，操作如图：
   
   
   
   
   
9. 设置PCB板的实际所处环境，一般没有特殊要求，保持默认设置即可，设置如下图：
   
10. 设置PCB实际所处环境的状态，一般没有特殊要求，保持默认设置即可，设置如下图：
    
11. 设置发热器件，PCB板上的电源芯片、DDR、SOC等都可能是发热器件。要根据实际的仿真网络和实际板子的情况来选择发热器件，设置如下图：
    
    
12. 设置发热器件的property、器件的模型参数。其有几种不同的方法，设置如下图：
    1）第一种方法是使用器件的材料参数来设置，如下图：
    
    2）第二种方式是使用器件的热阻模型参数来设置，如下图：
    
13. 设置发热器件的功耗，有三种不同的方法，设置如下图：
    1）可以选择器件内部热量均匀分布，则直接以设置的额定功耗或温度作为器件热源特征，由此开始进行电热混合仿真，如下图：
    
    2）往往器件热源并非均匀分布参数，不能准确反映器件的电热影响，因此需要用到文件编辑的器件热源，这个部分参数一般由器件厂商提供，如下图：
    
14. 仿真规则设置，如同PCB中线宽、线距的设置。此操作步骤并不影响仿真结果，可以不进行设置，了解即可，如果需要更严谨的仿真结果可以进行约束。
    1）Set up E-Contrains 电仿真的规则设置，如下图：
    
    2）Set up T-Constrains 热仿真的规则设置，如下图：
    
15. 保存好设置的文件，进行仿真。
    1）电仿真结果查看 View E-Results Tables：仿真结束后可以通过仿真报告或2D和3D视图，看到源端到达每个负载端的压降是多少，在哪段走线的压降比较多，也可以看到电源平面的电流密度大小等等，来判断瓶颈区，以此来优化PCB设计。结果查看如下图，可根据自己的需要来查看结果（电压、电流、过孔、平面和电流流向等）：
    
    
    
    
    2）热仿真结果查看View T-Results Tables：可以查看芯片温度和PCB板温度、热通量Heat flux、导电率conductivity、电流密度等，可以根据自己的实际需要查看结果。
    
    
    
    以上是关于Cadence Sigrity Power DC 电热协同仿真的过程！
    如有错误，希望各位大神留言指正，喜欢和学习仿真的朋友可以关注，留言，顺便点个赞

    标签：仿真,Power,Setup,器件,DC,Sigrity,如下,设置,PCB
    来源： https://blog.csdn.net/weixin_41808082/article/details/119699479

    本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
    2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
    3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
    4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
    5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。