[经验]

基于FPGA的电源解决方案太复杂？你需要学习这两种简化方法

王利祥

2019-6-3 09:14:17

2203 FPGA 电源

我不得不承认，随着时间的推移为 FPGA 供电变得越来越复杂，本文提供一些建议，希望可以帮助简化 FPGA 的电源解决方案，使用户能够创建出快速便捷的解决方案。

在为 FPGA 供电时需要考虑若干电源设计方面的问题，比如：

增加了输出电压轨数量
需要为电轨设置设定点精度
需要优化设计中的无源板面布局才能实现极低的纹波噪声
需要 AC 瞬态响应，以及补偿环路

另外，不要忘了还有排序以及更多所需功能。图 1 显示了 FPGA 开发套件中典型的 FPGA 电源解决方案。设计该方案除了要选择正确的器件和电感器外，还需要具备一些其它的专业知识。例如，需要考虑部件放置和板面布局方面的细节。

图 1. 典型的 FPGA 电源解决方案

那么，如何才能简化设计呢？

幸运的是，有多种解决方案都有助于实现简化。在本文中，我将重点介绍两种能够帮助您快速便捷地实现设计目标的创新技术。

第一种需要着重介绍的技术是用于创建 FPGA 电源解决方案的 WEBENCH FPGA Architect 设计工具（原理设计加仿真结果）。

WEBENCH FPGA Architect 设计工具可帮助您：

选择您想要的 FPGA 厂商
选择您将使用的 FPGA 产品系列
满足由 FPGA 厂商提供的 FPGA 电源估计器工具定义的电源需求

执行这几个简单步骤就可成就 FPGA 电源解决方案，并在产品尺寸、效率和成本方面全方位实现优化。这种易用型工具能帮助您克服初始障碍，将设计时间从几天缩短至几分钟，从而赢得领先优势。

第二种是集成型电感器电源模块,它可以切实简化设计方案。

电源模块主要在单个 IC 封装中集成电感器，但也可集成其它外部组件，如 FET、补偿环路（若需要）以及反馈电阻器等。电源模块的功能特性非常丰富，例如可将启用和电源指示良好引脚用于排序，而且仅需最少的外部组件，如输入电容器、输出电容器、可能还需要一个反馈电阻器。该模块有助于将图 1 的电源解决方案简化为图 2 的方案。可将集成型电感器电源模块用于为 FPGA 供电，并被 FPGA 厂商视为一种适合的电源解决方案。此外，这些模块还有助于简化板面布局，帮助您以前所未有的速度完成设计。

图 2.采用 LMZ30602 的集成型电感器电源模块