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Power Analyzer by Keysight

Created: September 29, 2025 | Updated: October 01, 2025

PCB 설계 레이아웃의 실제 성능은 수많은 요인에 좌우되며, 그중 상당수는 포스트 레이아웃 Signal Integrity analysis와 같은 다양한 PCB 설계 분석 도구를 통해 어느 정도 예측할 수 있습니다. 하지만 종종 간과되거나 단순히 ‘경험칙(rule of thumb)’ 수준으로만 다뤄지는 부분이 보드의 DC 전력 전달(DC Power Delivery) 시스템에 대해 가장 효과적인 레이아웃을 개발하는 일입니다. 이는 회로에 DC 전원 레일을 공급하고, DC 전원 소스로 되돌아가는 그라운드/공통 리턴 경로를 제공하는 보드의 구리 영역(copper area) 설계에 적용되는 판단을 의미합니다. 목표는 설계의 DC 전원 레이아웃 무결성을 유지하는 효율적인 설계를 구현하는 것입니다.

고속 회로, 다수의 디바이스, 고밀도 보드, 다중 전원 레일을 포함하는 현대 디지털 설계에서는 DC 전력 분배 네트워크에 요구되는 수준이 높아지므로, 설계에 더 분석적인 접근이 필요합니다. 전력 전달 네트워크(PDN)의 DC 분석, 즉 DC Power Integrity(PI-DC) 결과는 기본적으로 전압 소스에서 부하까지의 경로에 충분한 구리가 제공되었는지—다시 말해 보드의 플레인, 트레이스, 비아가 보드 상 디바이스의 전력 소모 요구를 충족할 만큼 충분한 크기(및 특성)를 갖추었는지—를 보장하는 데 목적이 있습니다.

다행히 DC Power Integrity(PI-DC) 시뮬레이션 도구를 사용하면 PCB 전력 전달 네트워크 평가에서 추측을 배제할 수 있습니다. 이 도구는 보드 설계의 전기적/물리적 특성을 기반으로 DC 성능을 분석하고, 엔지니어가 다음과 같은 핵심 설계 질문에 답하도록 돕습니다:

  • DC 전압 및 전류 밀도 문제를 식별하고 해결합니다.

  • 다중 네트워크 및 리턴 경로 상호작용을 계산합니다.

  • PCB 편집기에서 전압 및 전류 밀도 분포를 시각화하고 핫스팟을 식별합니다.

  • 보드의 어느 위치에서든 전압, 전류 밀도, 비아 전류를 확인합니다.

  • 분석 시뮬레이션 결과 보고서를 생성합니다.

Altium Designer PCB 설계 환경에서 바로 DC Power Integrity 분석을 수행하기 위한 대표 솔루션은 Power Analyzer by Keysight입니다.

Power Analyzer by Keysight는 Keysight Technologies 기반으로 제공되며, Altium Designer와 직접 통합되어 현재 PCB 프로젝트에 대한 PI-DC 시뮬레이션 및 분석을 수행할 수 있습니다. 전력 네트워크의 전류 허용 용량을 단순한 단면적 계산에 의존해 판단하는 대신, Power Analyzer는 먼저 구리 구조를 정확하게 모델링한 다음 PCB 전반에 걸친 전력 전달 전압과 전류를 계산합니다. 결과가 시각적/표 형식으로 모두 제공되므로, 엔지니어는 이 피드백을 바탕으로 트랙 폭, 구리 두께, 비아 특성을 빠르게 조정하여 설계에 필요한 DC 전력 전달 무결성을 확보할 수 있습니다.

Altium에서 Power Integrity 분석을 수행하려면, 엔지니어는 먼저 전체 전력 전달 시스템의 계층적 네트워크를 생성하여 각 전원/리턴 넷, 소스와 부하, 그리고 전력 네트워크 각 구간에 존재하는 모든 직렬 요소를 식별합니다. 네트워크와 구성 설정이 정의되면 Power Analyzer가 전체 네트워크를 검사할 수 있습니다.

영상으로 학습하고 싶다면 Altium Academy의 How To Work with Power Analyzer by Keysight video playlist 를 확인해 보세요.

전력 네트워크 구성

Power Analyzer는 전력 네트워크의 구리 경로를 통해 흐르는 에너지 흐름을 분석합니다. 전력 네트워크는 넷, 소스, 직렬 컴포넌트(있는 경우), 부하를 포함한 다양한 네트워크 요소를 식별하고 구성함으로써 정의됩니다. 전력 네트워크를 구성하려면:

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프로젝트에 Analysis 문서 추가

분석은 Power Analyzer by Keysight 문서(<ProjectName>.pdnaK)에서 구성하고 실행합니다.

보드 속성 구성

Power Analyzer는 허용 전류 밀도, 구리 종류, 동작 온도 등 보드의 물리적 속성을 알아야 합니다. analyzer 문서의 Configuration 섹션에 정의된 기본값이 설계에 적합한지 확인하세요.

전원 넷 자동 식별

Power Analyzer는 전원 넷을 자동으로 식별하려고 시도할 수 있습니다. 이를 위해 전압 레귤레이터, 커넥터, 직렬 컴포넌트와 같은 회로 요소를 어떻게 식별할지 알아야 합니다. 컴포넌트 디자인레이터 접두어 같은 단서를 사용하는 것 외에도, 특정 컴포넌트에 파라미터를 추가하여 자동 감지 과정을 강화할 수 있습니다. Configuring the Auto-Define Settings에서 자세히 알아보세요.

전원 넷 선택

자동 전원 넷 식별을 위해 Button - Define Automatically 를 클릭하거나, 전원 넷을 수동으로 선택하려면 Button - Manage Nets 를 클릭하세요. defining the Power Nets에서 자세히 알아보세요.

넷 확장

전원 넷이 퓨즈 같은 직렬 컴포넌트를 통과한다면, 넷을 확장하고 직렬 컴포넌트 및 체인으로 연결된 넷을 식별하세요. extending a net에서 자세히 알아보세요.

소스 식별 및 구성

각 전원 넷은 커넥터 같은 소스(Source)에서 시작합니다. Add Source 대화상자에서 소스를 활성화한 다음, 기어 아이콘을 클릭해 해당 소스를 구성하세요. identifying and configuring the Source에서 자세히 알아보세요.

부하 식별

Voltage Regulator Modules (VRMs)를 포함해 주요 전류 소비원부터 시작하세요. identifying the Loads에서 자세히 알아보세요.

부하 및 VRM 구성

기어 아이콘을 클릭해 Load Properties 대화상자를 열고 각 부하를 구성하세요. 디바이스가 Voltage Regulator Module (VRM)로 구성되면, 해당 VRM을 소스로 하는 하위 전력 네트워크가 계층 구조에 자동으로 생성됩니다.

하위 전원 넷에서 부하 식별

각 전원 넷에 주요 부하 컴포넌트가 포함되어 있는지 확인하세요.

전력 네트워크 확인

Button - Show in Tree 버튼을 클릭해 전력 네트워크가 테스트 준비가 되었는지 확인하세요.

분석 준비 완료

Tree를 확인하여 각 전력 네트워크가 완전한지 시각적으로 검증하세요. 한 전원 넷에서 다른 전원 넷으로 이동하려면 Power Analyzer by Keysight 링크를 클릭해 전원 넷 문서로 돌아간 뒤, 각 전원 넷에 대해 Tree를 선택하세요. 이 과정이 완료되면 전력 네트워크를 분석할 준비가 된 것입니다.

전력 네트워크 분석

Power Networks가 정의되면, 보드 전반 및 보드 내부를 통한 DC 전력 분배를 분석할 준비가 완료됩니다.

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구리 구조 분석

구성 설정에 따라 Button - Analyze All Nets 버튼을 클릭하면, 보드에 존재하는 구리 구조를 분석 및 시뮬레이션하여 전류 흐름과 전압 강하를 산출합니다.

PCB에 표시

Voltage Drop, Current Density, Max Via Current 분석 결과 요약은 *.pdnaK 문서의 Power Net Definition 일부로 표시됩니다(위에서 연한 파란색으로 강조 표시). Button - Show on PCB를 클릭해 전류 밀도 및 전압 강하 히트맵을 탐색하세요. 색상 히트맵 뷰가 PCB 편집기에서 열리고, Power Analyzer by Keysight 패널도 함께 열리며 여기서 Heatmap를 구성하고, 어떤 Violations든 탐색하며, 측정 Probes를 배치할 수 있습니다. Running an Analysis에서 자세히 알아보세요.

히트맵 확인

계산된 전류 흐름과 전압 강하는 PCB 편집기에서 직접 히트맵으로 표시됩니다. PCB 편집기의 레이어 탭을 사용해 각 레이어의 히트맵을 확인하고, 표준 단축키 2와 3으로 2D/3D PCB 보기 모드를 전환하며, Power Analyzer by Keysight 패널의 Show Heatmap 버튼을 클릭해 전력 분석 히트맵과 표준 PCB 표시 모드 사이를 전환하세요.

분석 결과 탐색

PCB 편집기에서 확인 중인 전력 네트워크 분석 결과는 Power Analyzer by Keysight 패널을 통해 제어됩니다. 패널 상단에서 표시할 히트맵의 전력 네트워크/넷을 선택하세요. 설계에 위반 사항이 존재하는 경우 기본값으로 드롭다운에 Only nets with violations가 포함됩니다. 모든 전원 넷을 목록에 포함하려면 해당 옵션을 해제하세요. Power Analyzer by Keysight Panel에서 자세히 알아보세요.

전류 밀도와 전압 강하 간 전환

Heatmap은 구리를 Current Density 통해(through) 표시하거나, 구리를 Voltage Drop 가로질러(across) 표시합니다. 패널의 Heatmap 탭 상단에 있는 버튼을 사용해 필요한 모드를 선택하세요. Heatmap의 스케일은 보드 아래에 표시되며, 전류는 Zero부터 Max Current Density까지 자동으로 스케일링되거나, 전압 강하는 (Voltage - VDrop)부터 Voltage까지 자동으로 스케일링됩니다. Heatmap에 전류 흐름을 나타내는 방향 화살표를 표시할 수 있으며, 전류 밀도(Current Density) 또는 전압 강하(Voltage Drop) 스케일도 조정할 수 있습니다. Heatmap 표시를 구성하고 제어하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.

전압 강하 살펴보기

전류 밀도 핫스팟의 위치는 heatmap의 색상으로 직접 식별할 수 있습니다. 하지만 전압 강하는 위치 간 차이로 계산되므로, 이를 이해하려면 더 깊은 해석이 필요합니다. 중요한 위치를 식별하는 데 도움이 되도록, Enable Visual Slider for Voltage Contour 옵션을 사용해 미리 정의된 등고선(contour) 라인을 전압 또는 백분율로 표시할 수 있습니다. 전압 강하용 Heatmap에 대해 자세히 알아보세요.

결과 프로빙(Probing)

Heatmap에서 직접 측정하려면 프로브(Probe)를 배치하세요. 단일 프로브를 배치하면 해당 위치의 절대 전류 또는 전압이 표시되며, 두 번째 위치를 클릭하면 두 프로브 지점 간의 차이를 측정할 수 있습니다. 측정 유형(V 또는 I)은 현재 Heatmap 모드(전류 밀도 또는 전압 강하)에 의해 결정됩니다. 참고로, 스루홀(thru-hole) 중심점을 프로빙하면 항상 전류 밀도(Current Density)가 표시됩니다. 프로브(Probes)에 대해 자세히 알아보세요.

그라운드 넷 결과 확인

기본적으로 그라운드(Ground) 넷은 Heatmap 결과에서 제외됩니다. 포함하려면 *.pdnaK 문서의 Configuration 섹션에 있는 Skip Ground 체크박스를 비활성화한 다음, Power Analysis by Keysight 패널 상단의 Network / Net 드롭다운에서 GND 넷을 선택하세요. Heatmap은 신호 레이어의 폴리곤 구조를 지원하지만, 파워 플레인 레이어의 동작은 시뮬레이션할 수 없습니다. 구성 옵션에 대해 자세히 알아보세요.

결과 해석 및 보고

Power Analyzer는 PCB 편집기에서 바로 상세한 피드백을 제공합니다. Power Analyzer by Keysight 패널에서 위반 사항을 빠르게 조사하고, 측정 프로브를 배치하며, heatmap을 이미지로 캡처할 수 있습니다. 보드의 DC 전원 분석에 대한 상세 정보를 확인하려면 보고서를 생성할 수 있습니다. 상세 보고서는 pdnaK 문서 내부에서 열리며, 그곳에서 원하는 섹션을 HTML 보고서 파일로 저장할 수 있습니다. 보고서는 개별 전원 넷에 대해 생성할 수도 있고, 전체 전원 네트워크에 대해 생성할 수도 있습니다.

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대화형 그래픽 결과 작업

대화형 Power Analyzer by Keysight 패널에서 작업하면 위반 사항을 빠르게 식별하고 검토할 수 있습니다.

보고서 생성

상세 보고서를 생성하려면 Power Analyzer by Keysight 문서(<ProjectName>.pdnaK)에서 Button - Analyze All Nets 버튼을 클릭하세요. 또는 해당  버튼을 클릭하여 개별 넷에 대한 보고서를 생성할 수도 있습니다.

상세 넷 보고서 - 파라미터

전체 보고서(Full Report)에는 분석된 모든 전원 넷이 나열됩니다. 넷 이름(Net Name)을 클릭하면 해당 넷의 상세 보고서가 열립니다. 넷 보고서의 왼쪽에는 다음이 나열됩니다:

  • 전원 넷의 이름(Extended된 경우 모든 서브 넷 포함)과 전체 Pass / Fail 상태. 
  • 계산된 파라미터: Vdrop, Idensity, Ivia_max.
  • 계산된 파라미터 중 어느 하나라도 경고(주황색 선) 또는 오류(빨간색 선)를 표시하면, 이러한 경고/오류를 해결하기 위한 제안이 파라미터 아래에 표시됩니다.
상세 넷 보고서 - 결과

보고서의 오른쪽에는 다음에 대한 접을 수 있는 섹션이 포함됩니다:

  • Global Settings - 허용 전류 밀도, 구리 종류, 동작 온도 등과 같은 보드의 물리적 특성. 이는 pdnaK 문서에서 구성합니다.
  • Design Stackup - PCB Layer Stack Manager에서 정의된, 보드를 구성하는 물리적 레이어의 배열.
  • Heatmap for Current Density - 보드의 각 레이어에 대해 해당 넷의 구리 전반에 걸친 전류 분포를 표시합니다. 전류 밀도는 색상으로 표현되며, 전류 밀도가 높을수록 더 뜨거운 색으로 표시됩니다. 
  • Heatmap for Voltage Drop - 보드의 각 구리 레이어에 대해 해당 넷에 존재하는 전압 범위를 표시합니다. 전압이 높을수록 더 뜨거운 색으로 표시됩니다(또는 전압 강하가 클수록 더 차가운 색으로 표시됩니다).
  • System-Level Power Network Results - 모든 전원 넷에 구성된 모든 디바이스의 트리(Tree)로, 선택한 전원 넷의 디바이스가 강조 표시됩니다.
  • Network Details - 해당 넷 분석 결과에 대한 상세 보고서(다음 슬라이드에서 더 설명).
상세 넷 보고서 - 네트워크 세부 정보

Network Details 섹션을 사용하면 설계에서 잠재적 문제를 빠르게 식별할 수 있습니다. 이 섹션에는 다음이 나열됩니다:

  • Power Net Members - pdnaK 문서에 정의된, 선택한 전원 넷의 Sources 및 Loads에 대한 그래픽 표현. 
  • Power Consumption - 선택한 전원 네트워크에서 소비되는 전력.
  • Least Margins - 마진(margin)은 허용 전류와 계산된 전류의 차이로, 추가로 사용할 수 있는 전류 전달 용량이 얼마나 남아 있는지(마진)를 나타냅니다. Least Margin은 가장 작은 마진(또는 음수 결과의 경우 가장 큰 실패)을 갖는 위치를 식별합니다. Least Margin 결과를 사용하면 Non-Via Current Density 및 Via Current에 대한 최악 조건 결과를 빠르게 식별할 수 있으며, 이는 Absolute value (Allowed Current - Calculated Current) 및 Percentage ((Allowed - Calculated) / Allowed * 100)로도 표현됩니다. 값이 0 또는 음수이면 Fail을(를) 의미합니다.
  • List of Violations - 보드에 존재하는 각 유형별 위반 사항의 개수.
  • Failed Via Summary - 전류 또는 전류 밀도 결과의 마진이 0 이하로 반환되는 비아 및 스루홀 컴포넌트 패드 목록. 열 머리글을 클릭하여 결과를 정렬할 수 있으며, 다시 클릭하면 반대 방향으로 정렬됩니다. 추가 열을 하위 정렬하려면 클릭할 때 Shift를 누른 채로 클릭하세요.
보고서 저장

분석에 대한 HTML 보고서를 만들려면 버튼을 클릭하세요. Save Report Settings 대화상자에서 포함하려는 전원 Networks 및 Data 을(를) 구성한 다음, 버튼을 클릭하여 보고서를 HTML 파일 세트로 저장합니다. 보고서는 프로젝트 폴더 내의 날짜 및 시간 스탬프가 포함된 폴더(\PowerAnalyzerByKeysight_Output\HTMLReport\<ProjectName> [PDNA]_<Date>_<Time>)에 생성됩니다. 기본 브라우저에서 보고서를 확인하려면 Report.html 파일을 찾아 열어보세요.

 

프로브 결과 및 이미지 캡처 포함

Power Analyzer by Keysight 패널에서 버튼으로 캡처한 이미지는 HTML 보고서의 Network Details 섹션 끝에 자동으로 포함되며, 버튼을 사용해 저장한 Probe 결과 이미지도 함께 포함됩니다.

재생목록 - Power Analyzer by Keysight 사용 방법

새로운 설계 소프트웨어 사용법을 익히는 데는 시간이 걸립니다. 시청을 통해 배우는 것이 가장 잘 맞는다면, Power Analyzer by Keysight 사용 방법의 주요 기능 일부를 시연하는 이 비디오 재생목록을 확인해 보세요.

Power Analyzer playlist

 

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