[SI-LIST] VRM bode plot transformation into output imp profile

  • From: "Istvan Nagy" <buenoshun@xxxxxxxxx>
  • To: <si-list@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 13 Jan 2016 00:30:53 -0800

Hi,

This post is about theories on VRM modelling.

For power integrity analysis ideally we should combine the 
frequency-responses of the VRM (output impedance profile), all the 
capacitors, the power planes and maybe some properties of the chips (pin 
inductance, package decaps..). I would do this combined simulation in AC 
small signal mode in SPICE or ADS or similar. The model of the capacitors is 
easily simulated (3-element ESL/ESR/C), the power planes can be extracted 
with 2.5D-3D EM simulators into touchstone files. But, the VRM model is what 
I find more problems with. Older publications suggested 2-element or 
4-element lumped models that are probably not accurate at all, especially 
for modern digital controllers. Building an "averaged model" would not be 
possible for me, as I am not working at the VRM-chip companies. I tried to 
make estimated models for VRM, but they are probably very inaccurate, as I 
cannot model all the effects in the VRM with my simple spice models:
http://www.buenos.extra.hu/download/QUCS_PowerIntegrity-doc.pdf
So, I thought we could get more accurate VRM models for power delivery 
system impedance profile simulation by transforming the bode plot into an 
impedance profile. I think they basically describe the same thing but in 
different ways, closed vs open loop and current vs voltage source being 
used. Then impedance/frequency (Z-parameter) plots can be transformed into 
S-parameter/frequency plots (touchstone file) in easy and known ways. Then 
these touchstone files can be placed as components in AC simulation is 
QUCS-spice or Agilent-ADS.
All VRM chip vendors provide simulation tools to generate "OPEN loop GAIN 
(bode plot)". So we can get this plot for every project easily. Maybe we 
could transform this plot into a "CLOSED loop output IMPEDANCE profile". 
Most/any chip vendors don't provide tools to generate the impedance profile, 
I don't know enough about the internals of each VRM to build accurate models 
that I can simulate directly for output impedance, but Bode tools are common 
and easily available.
The problem is, I have no idea how to transform one into the other, and no 
idea whether it is possible at all. That's my missing link.
"OPEN loop GAIN (bode plot)" ==[??]==> "CLOSED loop output IMPEDANCE 
profile".

What I am looking for is a reusable model, equations or tools, so for every 
rail in every project I could simulate the PI quickly.
Any comments?
Is it possible?

Regards,
Istvan Nagy
Board/hardware design engineer


---
This email has been checked for viruses by Avast antivirus software.
https://www.avast.com/antivirus

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
//www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:     
                //www.freelists.org/archives/si-list
 
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu
  

Other related posts: