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剖析FPGA的电源管理

出处:电子工程专辑 发布于:2018-12-20 14:36:28 | 81 次阅读

  为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务,而目前已经有许多相关的技术讨论。本文一方面旨在找到正确解决方案,并选择最合适的电源管理产品,另一方面则是提出如何优化实际解决方案,以用于FPGA之相关建议。
  找到合适的电源解决方案
  寻找为FPGA供电的最佳解决方案并不简单。许多供应商以适合为FPGA供电的名义推销某些产品,为FPGA供电的DC-DC转换器选择有何特定要求?其实并不多。一般而言,所有电源转换器都可用来为FPGA供电。推荐某些产品通常是基于以下事实:许多FPGA应用需要多个电压轨,例如用于FPGA核心和I/O,还可能需要额外的电压轨来用于DDR内存。将多个DC-DC转换器全部整合到单个稳压器芯片中的电源管理IC(PMIC)常常是其首选。
  一种为特定FPGA寻找优秀供电解决方案的流行方法,是使用许多FPGA供应商均提供的已有电源管理参考设计。这对于优化设计来说是一个很好的入门方式,但此类设计往往需要修改,因为FPGA系统通常需要额外的电压轨和负载,这些也需要供电,且在参考设计上增加一些东西常常也是必要的。还有一件事需要考虑,那就是FPGA的输入电源不是固定的,输入电压在很大程度上取决于实际的逻辑位准,以及FPGA所实现的设计。完成对电源管理参考设计的修改之后,它看起来将与最初的参考设计不同。可能有人会宣称,最好的解决方案是根本不用电源管理参考设计,而是直接将所需的电压轨和电流输入到电源管理选型与优化工具中,例如ADI的LTpowerCAD等。
  

陶瓷电容非常靠近地用在组件的VCORE和GND接脚之间,高达1mF的值非常常见。如此高电容有助于降低对电源提供非常高峰值电流的需求,但是,许多开关稳压器和LDO规定了最大输出电容,FPGA的输入电容要求可能超过电源允许的最大输出电容。
  电源不喜欢非常大的输出电容,因为在启动期间,开关稳压器的输出电容看来像短路。对此问题有一个解决办法,较长的软启动时间可以让大电容组上的电压稳定地升高,电源不会进入短路限流模式。
 

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