我们通常将配电网络(PDN)的问题与VRM噪声过多或从核心或I/O驱动器获取的瞬态电流联系起来。但这并不是PDN噪声的唯一来源。有些失败可能来自于DC的枯燥、无聊、平凡的问题。

Altium最近在其用户中进行的一项调查确定了PDN问题的十大常见故障。图1显示了各种问题以及调查参与者提出这些问题的频率。42%的参与者报告的最常见的问题是模拟前端返回的值不准确。这通常是由于电源或地路径中的IR下降。报告的其他一些问题是由于高电流热点引起的热故障。

图1所示。Altium用户在最近的一项调查中报告的十大PDN问题。

其中一些问题可以通过对电源和接地路径中的电流进行直流分析来确定。这正是由CST提供动力的PDN分析仪所做的，可作为Altium Designer最新版本的扩展。Altium高级应用工程师John Magyar于2018年10月3日在圣地亚哥举行的Altium现场活动上介绍了该工具的概述。

Magyar说:“我们看到很多客户都在担心大电流应用中的直流电流密度和电压下降。”“在大电流应用中，一个问题是添加尽可能多的铜，并检查是否足够。在一些低电流应用中，如可穿戴设备和航空航天，问题是要尽可能多地去除铜，并确保有足够的剩余。”

PDN中的直流电流通常有两个问题:总体IR下降的电压下降和转化为热热点的电流密度。图2是一个从VRM到带有负载的消费芯片的输入电源引脚的电源走线上的电压降图的示例。

图2。从右侧的VRM到左侧的IC电源引脚对应电源路径上的压降。红色是高电压，蓝色是低电压。整个色阶跨越30 mV的1.8 V轨道。

在本例中，输出1.8 V的电源路径显示出30mv的电压降。根据对IC使用的最坏电流的假设，该IR下降为轨道电压的1.5%。在此分析中，所有IC引脚在芯片内部连接在一起，但流入每个引脚的相对电流由每个引脚的电压分布控制。

第二个问题涉及通过PDN每个元素的电流密度。这种分析可以识别可能转化为热热点的局部热点。图3显示了电路板接地分布中电流密度的三维视图。

图3。在一个板上的两个金属层的三维视图的特写。红色表示较高的电流密度(40 A/mm)²)，蓝色为最低电流密度。

从顶层到底层进入通孔的是一个高电流密度区域。这部分是由于热救济连接到通过和大平面切断在接近这个通过。

高电流密度的问题是，这转化为高功耗区域。有时很难掌握应用中可接受的最大电流密度，因为它完全取决于走线所看到的热环境。

作为一个粗略的比较，IPC2221关于6 mil宽，1 oz铜迹的最大可接受电流的建议建议0.6 a为最大电流。这相当于电流密度约为100a /mm²。对于这个1.8 V轨道，电流密度在走线允许范围的50%以内。

Magyar说:“像这样一个工具的关键特点是，它为设计人员提供了直流电流流动的可视化。”虽然有些问题可能一眼就能看出来，但在一个有许多断路和迂回路线的大电路板上，电流是很难想象的。在布局阶段早期评估直流电流分布问题可能会建议值得重新考虑的区域，以降低电流密度，IR下降和风险。