PCB 电源完整性：用两个电源分析工具完成 STM32MP215F-DK (MB2059) PDN 的 DC PI 分析

文章 · 2026 年 11 月 13 日

KiPI 和 FYPA 是两款开源电源完整性分析工具，而且都非常出色。KiPI 由 Drew Maatman 维护（github.com/drewsum/KiPI），面向 KiCad，并且能读取 ODB++，因此成为调试和验证 Tomachie 到这些工具的流程的基础。FYPA 由 anarthrous-eda 维护（github.com/anarthrous-eda/FYPA），面向 Altium。

我们选用了 STMicroelectronics 的 MB2059 PCB，因为它同时提供 Altium .PcbDoc 和 ODB++ 输出。我们把 ODB++ 和 Tomachie 的 pdn.json 一起输入 KiPI；FYPA 则使用 .PcbDoc 和同一个 Tomachie pdn.json。

这项工作的目的不是判断哪款工具更好，而是获得验证，并找出两款工具以及 Tomachie 中的错误。结果是，我们向两个项目的上游都贡献了修复：KiPI 合并了 6 个拉取请求，FYPA 合并了 1 个，并在这里分享结果。尽管使用不同的求解器和不同的 PCB 数据（ODB++ 和 .PcbDoc），两者现在在每条电源轨上的结果相差都不超过 0.2 mV。

Tomachie 读取了 MB2059 的原理图和各器件数据手册，生成一个电源树文件：每条电源轨、其稳压器、稳压器的输出容差、每个负载的引脚和最大电流，以及每个负载数据手册允许的最低供电电压。随后 KiPI 和 FYPA 在电路板自身的铜皮上求解了同一个文件。

全程按最坏情况：每个稳压器取数据手册输出范围的下限，每个负载取最大电流，USB 输入取最低值。对每条电源轨要回答的是：负载引脚处的电压是否仍高于该负载数据手册规定的最低值。

STM32MP215F-DK (MB2059) 完整报告

DC PI 结果（逐条电源轨）

裕量 = 两个求解电压中较低者减去负载数据手册的最低值。FYPA 会标记裕量低于电源轨标称值 1 % 的负载（其默认设置）；KiPI 报告电压和余量，不设警告区间。

负载最低值：STM32MP215 表 17 第 87 页；Micron MT53E LPDDR4 VDD1 / VDD2；LAN8742A 3.3 V 工作。稳压器范围：STPMIC2 输出精度（buck ±1.5 %、LDO1 ±4 %、LDO2 / 5 / 6 ±2 %），3V3 为 ST1S31。

表格说明了什么

两个电源分析工具在每条电源轨上相差都不超过 0.2 mV。它们没有共用任何求解代码；结果一致是因为两者读取的是同一个电源树和同一块铜皮。

每条电源轨的裕量大部分被稳压器容差占用，而不是铜皮。1.8 V LDO 的容差为 ±4 %，因此在计入铜皮之前，其下限（1.728 V）只比 STM32MP215 的最低值 1.71 V 高 18 mV。电路板铜皮再占用约 2 mV（其中 0.5 mV 在地回流路径上），剩下 16–17 mV：低于 FYPA 的 1 % 线，这是对稳压器选型的正确提示。VDDCORE 的毫伏裕量最小（11.4 mV），但在两个工具中都通过，因为这相当于其 0.82 V 的 1.4 %。

板上最大的铜皮压降出现在 3V3：LAN8742A 以太网 PHY 在最坏工作点（有流量的 10BASE-T，发送电流流经以太网变压器，数据手册表 5-5 第 105 页）消耗 139 mA，其中 93 mA 经铁氧体磁珠 L4 流向其模拟电源引脚。这条路径压降 48 mV，U15 处剩 3.104 V，最低要求为 3.0 V。3V3 上每个负载都采用数据手册电流：合计 213.6 mA。

先做 DC PI，再做 AC PI

这里是 DC PI：最坏情况电流下的压降，是每条电源轨必须先通过的一关。AC PI 则针对负载阶跃和去耦，考察 PDN 阻抗随频率的变化并与目标阻抗比较。KiPI 也可以扫描 PDN 阻抗；这块电路板的 AC PI 是下一步。

报告

• KiPI 报告，最大电流 · 36 MB，独立 HTML
• KiPI 报告，典型电流 · 36 MB
• FYPA 报告，最大电流 · 1.7 MB
• FYPA 报告，典型电流 · 1.7 MB
• 全部四份报告 · zip，32 MB

由 Drew Maatman 维护的 KiPI：面向 KiCad 的开源电源完整性分析工具

由 anarthrous-eda 维护的 FYPA：面向 Altium 的开源直流电源完整性工具