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保持电力完整性与右电容器的优先级

2020年10月12日经过阿德里安·吉布尔斯

随着无源供应链运行薄,一些工程师又重新介绍了电容器和电力完整性在空间约束的PCB设计中的重要性。

最近,NVIDIA在其最新的加载图形卡(AIC)上跨越了Power Integrity(PI)问题,这导致像船役崩溃一样的异常行为。

根据TechPowerup,这些问题的根本原因似乎是一个选择支持电源网络的电容器的方差。具有独特硬件设计的各种供应商负责NVIDIA的RTX阵容。

这一根本的故障是对电路设计中一些最基本的组件的途径,持续的位置的遗嘱。在本文中,我们将在高速设计中审查权力完整性的重要性,参数选择合适的电容器和最近的市场电容器改善了自由度的供应链短缺。

电力完整性:高速设计中的核心

电源完整性从根本上涉及维护电压规范,该电压规范将在改变当前需求下分配到负载装置的电源轨(VDD / VSS)。

电力传送网络(PDN)包括电压调节器模块,现实世界电容器(即具有固有的寄生参数)电阻和电感,以及其他PCB元件。PDN的元素是频率相关的,在设计期间必须考虑到。

PDN的组件

关于频率无关的10MΩ目标阻抗(红色)的PDN的组件和实际系统负载阻抗(蓝色)。使用的图像礼貌Larry Smith和Eric Bogatin Design Con 2018

数字系统是标称切换方波脉冲的快速,但有限的上升时间。根据这一点信号完整性Journal.数字脉冲的带宽约为0.35 /上升时间(NS)。这些脉冲的较高频率会影响PDN的总阻抗。

电容器具有较低的阻抗,频率增加并抵消阻抗的电感上升,这有助于维持稳定的电压轨。

伊斯坦瓦诺达是7月与Altium Ontrack Podcast Altium Ontrium Warner的PI专家,讨论了工程师如何面临增加的权力完整性问题以及如何权力完整性正成为高速设计的主要问题

最近与NVIDIA的AICS制造商的麻烦似乎呼应了ISTVAN关于“权力诚信是事后的担忧”。

电容器选择的主要规范

无论您的设计包括为汽车收音机提供直流块的电容器还是用于电源完整性考虑,有许多影响电容器选择的关键参数,包括:

  • 反映总能量的容量(在子附图中测量)
  • 完全热工作范围内的参数稳定性
  • 包尺寸,影响真实世界电容器的许多寄生元件(自感和电阻)
  • 电容脱额,降低了在DC偏置存在下的MLCC电容器的有效容量

另外,优化PDN所需的电容器的数量和类型是关键设计决策。

纽约人电子,TDK和K雷竞技最新appemet宣布新电容器

以下制造商正在提供广泛的电容器,以满足设计人员的需求。

纽约人电子最近报告了释雷竞技最新app放Exxelia,一家新的硬化电容器系列针对航空航天,军事和石油/天然气行业。这些新的薄膜电容器(电容为0.22 UF至1.0 UF)特征电压处理阈值高达800 V的阈值,温度范围为-55.0℃至+ 200℃,使其成为苛刻的操作环境的有用选择。

Exxelia硬化电容器

Exxelia硬化电容器。图片(修改)使用礼貌纽约人电子产品雷竞技最新app

TDK还宣布了一个1206(公制3216英寸)和0805(2012年在公制)多层陶瓷电容器(MLCC)封装的新系列,哪种特征能力为22 UF。据说这些装置满足AEC-Q200汽车标准的高可靠性应力测试标准,其形式因素提供了对板密度的竞争比率的竞争比率。

新的22UF电容器

TDK提供了新的22UF电容器的物理尺寸的示例。使用的图像礼貌TDK.

最后,Kemet推出了新型R52系列电容器,该公司声称比市场上的电流X2薄膜电容器小60%。

各种产品系列安全电容器

kemet提供的各种产品系列安全电容器。使用的图像礼貌kemet.

X2电容器是一类安全电容,桥接连接线到线,在存在变化的负载条件下提供电压稳定性。它们旨在在必须满足严格安全问题的环境中运行。这些电容器的概述是AAC技术简报的特征Class-X和C类电容器

除了尺寸的减小外,kemet X2安全电容器还具有它们的包装尺寸(22UF)的大电容值,并且适用于恶劣环境中的长寿命条件。根据kemet,他们解决了多个行业设计工程师的“大小,电容和可靠性挑战”。

对电容器的不断增加

Graham Scott,Jabil采购副总裁,目前写道,“许多供应商都是引用MLCC电容器的20-30周的交货时间。“但是,这些新公告表明,被动供应链中的持续干旱可能会结束。

电容器是2020年的热门话题,因为制造商释放了在极端热和冷的苛刻条件下运行的新型流动将测试电子系统的耐用性。MLCC容量的持续改进也意味着可以将更多的电容堆叠成PCB上的较小占地面积,提供额外的系统可靠性。