利用Sigrity PowerDC进行单板直流仿真--静态功率传输体系分析

前序

本文章利用Sigrity PowerDC进行单板直流仿真–静态功率传输体系分析的教程写出来，同时，将Sigrity PowerDC 单板直流仿真分析素材上传，供大家使用，不用苦苦寻找仿真资料。资料有：Motherboard.spd。
可分析PCB上从多个VRM到CPU和多个DIMM的静态功率传输体系，所以大家不妨尝试仿真一下。

前期准备

软件：Cadence Sigrity2018
仿真资料：Motherboard.spd

正文

1. 打开软件

先找到Sigrityg管理软件（这个可以找到很多仿真软件）:
电脑开始—Cadence Sigrity2018—Sigrity Suite Manager
找到PowerDC, 双击打开：

２. 选择流程

选择Single-Board/Package IR Drop Analysis（单板直流仿真流程），展开：

３. 创建新的工作区

在Workspace选择Create New Single-Board Workspace
创建新的工作区：

布局窗口和层管理器自动打开：

4. 使能模式

确保Enable IR Drop Analysis Mode前面有勾即可，一般创建新的工作区后自动使能，有打勾就行：

5. 加载layout文件

选择Loading a New or a Different Layout，跳出窗口选择Load an existing layout,OK,然后，选择我们准备的素材：Motherboard.spd：



加载后窗口说明：

6. 检查层结构

在流程选择：Check Stackup ，子窗口Stack Up ，检查一下这板的层叠结构、材料，可以自己填写，这里直接保留原始数据，点击OK结束。
（此窗口的设置可参考我的另一篇文章：利用Sigrity的SPEED2000进行时域电源噪声分析）

7. 设置网络

点击流程的 Set up P/G Nets，旁边会出现两个选项，选择Skip setup P/G nets

在右边会出现网络管理器，就是刚刚介绍的网络管理器，不小心关掉了，可以在重新打开。勾选我们要仿真的网络：

8. 设置电镀厚度

继续往下走，选择流程Optional（可选）：Set up Plating Thickness
设置焊盘的电镀厚度、材料：（这里默认，不改，直接点击OK，有意者可自己更改）：

9. 设置电路板温度图（跳过此流程，本案例不适用）

继续往下走，流程的Setting up Board Temperature Map (Optional)，跳过此流程，本案例不适用

10. 设置电源树（本案例可不用此流程，跳过）

继续往下走，流程的PowerTree Setup，本案例可不用此流程，跳过，有意者可留意我后面的文章，谢谢。

11. 设置元件模型（本案例可不用此流程，跳过）

继续往下走，流程的Component Model Setup，本案例可不用此流程，跳过，涉及到** AMM 启动分析模型管理器和自动分配模型 **的详细信息，有意者可留意我后面的文章，谢谢。

12. 设置VRM1模型

①继续往下走，选择流程的Setting Up VRMs，弹出窗口选择Create by using exiting components defined in the layout file(自动创建VRM)，下一页：


②网络选择如下：
**Power Net **：PHASE1
Ground Net： GND
下一页

③选择元件，这里出现VRM1模型，选择打勾，下一页（在PCB会浮现VRM1模型的位置，可看一下）：

④设置VRM的参数，操作如下：

⑤这个窗口显示了刚刚设置的参数，点击完成即可

⑥完成后，在下面会弹出窗口：

13. 继续设置VRM2、VRM3模型

在刚刚的窗口，右键选择VRM Wizard，即可弹出第12步骤一样窗口，但在②步骤，网络选择换成**Power Net **：PHASE2，继续重复操作，即可完成设置VRM2模型；同样重新此步骤设置VRM3模型
（不要嫌麻烦，重复操作可以加深印象，我希望读者可以不看教程，成功操作一次此步骤）
最后效果如下：

14. 设置Sink

①选择流程的Set up Sinks，一样选择自动创建，下一页：

②网络选择如下：
**Power Net **：V_MEM_CPU
Ground Net： GND
下一页

③选择元件，这里全选，留意打勾时，右边PCB会浮现相应元件的位置，下一页：

④设置参数如下：（使用笔记本的读者可能会被坑到，因为屏幕不够大，可能没法看到下面的选项，哈哈，自己想办法解决，哈哈）
Upper Tolerance(+%) 和 Lower Tolerance(-%) 两个选项是设置参数的检查百分比范围

⑤显示刚刚设置sink参数表，点击完成即可：

6.完成后，下面会弹出窗口，后面可以在这里设置，修改参数：

15. 设置离散

①选择流程的Set up Discretes，一样选择自动创建，下一页：

②网络选择如下：
**Net1 **：PHASE1
Net2： V_MEM_CPU
下一页

③选离散元件 L0，下一页：

④设置离散元件的DC阻值为 0.005 :

⑤完成：

⑥完成后，下面会弹出窗口，在这里右键add,重复此步骤，在②选网络改成 PHASE2，创建离散元件L1。一样创建离散元件L2：

16. 设置 V/I 探针、参考节点（跳过）

流程的 Set up V/I Probes 、 Set up Ref Node 不适用于本案例，故跳过

17. 保存文件

保存文件如下操作：

弹出检查错误窗口，全选，OK：

18. 开始仿真

选择流程中的 Start Simulation 开始仿真：
仿真时间很短，一下子就好

仿真结果

结果可在这里看：

仿真结果介绍

①电压、电流表格：
由显示相关值的表格组成 ，包括 ** VRM 电压** 、 Sink电压 、 离散电流 、 功率损耗 、 探针测量 、 全局过孔电流密度 等 。对于本 节 中的 情况 ， 演示了 VRM 电压 和 Sink电压
②2D电子分布图、3D电子分布图和3D Via分布图：
包括：电压分布图 、电流密度图 、 功率密度图 、 功率损耗 图 、 压降图和电流图。

VRM 电压

选择流程中的View E-Results Tables
在下方弹出窗口，选择VRM Voltage子窗口，即出现VRM 电压表：
VRM Name ：VRM名字
Output Nominal Voltage ：输出电压值
Output Tolerance ：输出公差，本案例未用
Actual Current ：实际电流，所有汇点的总电流供应

Sink 电压

在刚刚窗口，选择Sink Voltage子窗口，即出现Sink 电压表：
Sink Name：Sink名字
Model：模式
Nominal Voltage：电压值
Upper Tolerance: 正公差（可在前面第14步骤的④设置接受范围，例如1.5%）
LowerTolerance: 负公差（可在前面第14步骤的④设置接受范围，例如1.5%）
Actual Voltage：实际电压，出现绿色勾时为可接受
Margin：差额
Positive Pin Average Voltage：正差平均电压
Negative Pin Average Voltage：负差平均电压

2D电子分布图

①选择流程中的View 2D E-Distributions,在右边出现Distribution窗口

②首先，我们先打开TOP层看一下，PCB的电压分布图，结果，只有两种颜色：红色和蓝色，分别代表1.5V和0V，这不是我们想要的颜色，出现这种情况原因就是，打开了GND网络，导致从0V到1.5V大范围变化，出现两个极端颜色，所以关掉GND即可。如下：

关掉GND网络后，红色代表1.5V，蓝色代表1.486436V

③电流密度图：

选择显示矢量以显示当前的流动：


打开GND网络的样子，类似梵高的《星月夜》，美不？
不要觉得搞出这个图就很高大上，在外行看不懂的情况下，的确高大上，但在资深专家眼里，这是一张普通的图片，最重要是要会从张图分析出PCB的利弊之处……

放大它，仔细去看，去思考，这些箭头、颜色，代表什么意义？我们从中能得到什么信息、什么问题？我们又应该如何解决这些问题？希望大家在下方评论里说你们的看法，也请资深专家帮忙指出问题要求，谢谢

④功率密度图：
鼠标移动到图中，会显示特定点的值出来

⑤功率损耗图：

过孔电流

显示热点，标记出最差的通路电流：

设置范围，最小值为50mA，电流高于 50 mA的过孔以彩色显示，电 流低于50mA 的过孔以灰色显示：

⑤电阻压降图：

仅展示焊盘：可焊盘的压降信息

3D电子分布图

①选择流程中的View 3D E-Distributions,出现如下图像，然后点击图像，放大它。

②然后，就没有然后了，崩溃了，笔记本太low了，尝试好几次了，3D电子分布图就是看不了，希望有高配置电脑的读者进行到这一步，软件不会崩溃退出的话，下方评论回复一下，我们可以讨论研究，谢谢。

本文章未完成的步骤有：

①3D过孔分布图
②八项约束设置：分析过程中，增添约束设置，每一个约束都有可以写一个大步骤
③生成报告，方便保存，以后查看

最后，若读者也跟我一样，软件崩溃了，不要灰心，打开PowerDC软件，选择流程，导入刚刚保存的工作空间，即可回到仿真前一样的设置，又可以开始仿真了。