一文解析电源完整性和电力电子

编者注：SI和PI相对来讲已经比较成熟，但是电力电子才开始引起大家的注意。近期看了些内部文档，本文从电源完整性和电力电子的对比上来科普一下关于电力电子的基本的概念。

随着这几年信号完整性和电源完整性被科普，其中很多的知识和概念都已经应用到了日常的工作中。也越来越多的公司以及工程师意识到了它们性对电子产品设计的重要性。今天给大家介绍一个相对陌生的概念，即电力电子。

经常和大家讲，信号完整性就是芯片发送端发送的信号能在芯片接收端能被正确的接收到；电源完整性为系统提供正确的电压、电流和噪声特性，以达到预期的性能，简单讲是指VRM转换的电源通过PDN系统给用电端（Sink）提供持续的、稳定的以及干净的电源。

而电力电子设计的目的与电源完整性一样，也是为系统提供正确的电压、电流和噪声特性，以达到预期的性能。但是电力电子和电源完整性研究的对象和方法并不一样。

我们都知道，完整的电源系统包括了VRM、PCB、去耦电容器件、封装寄生参数和Sink的寄生参数。

电源完整性研究的主要是通流能力、电流密度、电热效应、PDN阻抗、电源平面的谐振以及SSN等等指标。这是以PCB板级为对象的。

而电力电子主要关注的是电源输入和输出端的性能，具体的指标包括了电源运行效率、波纹、稳定性和负载阶跃响应等等。这主要是研究电源供电模块。如果电力电子部分设计的有问题，很容易造成EMI的问题。

这就可以看出来，电源完整性和电力电子虽然都可以研究电源系统，但是具体的研究指标不太一样，所以，在研究和工程中使用的工具也不一样。在电源完整性仿真的时候采用的是EM求解工具，如ADS PIPro，当然也可以结合ADS原理图进行场路联合仿真，进行一些时域的仿真分析；而仿真电力电子的时候采用的是类SPICE的仿真器以及EM求解器，如ADS PEPro套件。下图就是一个PE仿真EMI的一个简单的原理图：

仿真部分结果：

审核编辑：黄飞