“ 如果把電路板比作人體，那么電流則是電路板的血液，電源則是心臟完成向大腦和四肢軀干（芯片）供血的工作。可想而知電路板上由電源（VRM）到用電芯片（Sink）的供電通路，也就是PDN網絡的作用有多重要了。”

芯片負載對電源的需求是有一定要求的，通常芯片的datasheet會給出這個要求，一般是小于+/-5%，一些PLL電源、模擬電源可能要求更高會直接要求1%以內或者10mV以內等。如果是做芯片設計，需要充分考慮整個系統級的余量分配。將總的噪聲需求分解到chip、package、PCB等各個部分。如果是板級的設計直接使用datasheet中的要求即可，這已經是芯片廠商給板級設計留出的噪聲限值了。

除了為將噪聲需求分解到chip、package、PCB等系統的各個部分外，一般還會分解成AC和DC兩個方面，保證AC噪聲和DC穩定才能使整個PDN系統穩定工作。

本文重點討論電源DC設計的意義，歸納一下大概體現在以下幾點：

01

PDN的DC和AC性能并不相互獨立。如下圖所示，總的電源噪聲余量被分成了IR Drop和AC noise兩個方面。好的設計應該是IR Drop比較小，AC Noise也能滿足spec要求。差的設計，DC 的IR Drop很大也會吃掉AC噪聲的裕量。但通常情況是沒有好的DC設計，往往AC noise也會更加難以控制。

02

在電路設計、PCB設計上是有一些手段能夠補償IR Drop的影響，最常用的方法就是選擇帶遠端反饋的電源芯片。將反饋線接到負載處，這樣電源電路可以根據負載處的電壓變化調整自身的輸出電壓，以此補償電源傳輸過程中的IR Drop 保證用電負載的電源穩定。

但即使這樣能夠補償IR drop的影響。但IR Drop本身并沒有改變，消耗在PDN上的功耗也沒有改變。這會在電路板上產生額外的功耗，導致額外的溫度上升，甚至會導致系統工作異常。

03

此外隨著電路板高密小型化的趨勢，導致電路板上電源網絡的有效面積變小，如密集的過孔區域（常見于BGA內部）過孔反焊盤導致的“瑞士奶酪”效應。此時可能導致出現通流瓶頸，局部區域通流過載。通流過載產生的焦耳熱也會導致溫度的上升，當溫升超過一定限值會導致電路板板材的物理特性、電氣參數發生變化。當溫度達到銅的熔點甚至會產生電路板燒毀的現象。

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PCB上過孔的通流能力也是有限度的。雖然過孔的數量足夠，但由于電源、芯片的布局方式、電源網絡鋪銅方式不同也可能會導致某些過孔的通流過載。

通過上面的分析，應該對DC設計的意義有了一定的了解。后續會介紹一些DC仿真的軟件。