如何实施单片FPGA电源解决方案？

748 FPGA 电源微控制器

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 　　基于FPGA的系统正变得越来越普遍，因其具有通过代码增加特性或者实现改进的灵活性，许多设计人员都钟爱FPGA型构架。但是设计出一款合格的电源需要面对许多挑战，首先是多电源轨问题。FPGA至少需要一个电压用于驱动内核，一个（或者多个）电压用于驱动I/O触排。然而，基于FPGA的系统可能会要求更多的轨，用于驱动双倍数据速率（DDR）内存、收发器、以太网物理层IC（PHY）、ADC或者小型微控制器。另外，这些电压轨需要有专门的架构：次1.25V输出、单调上升、排序和受控上升时间等。　 0
2019-9-17 07:07:02　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × jerry1978 该类别下有 6 个回答。邀请回答唯安an 该类别下有 5 个回答。邀请回答 liese 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vnwueurw 该类别下有 4 个回答。邀请回答 h1654155957.9852 该类别下有 4 个回答。邀请回答 LY90186 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hjh22678 该类别下有 4 个回答。邀请回答 vtwterwer 该类别下有 4 个回答。邀请回答 ChristineGu 该类别下有 4 个回答。邀请回答 bei232 该类别下有 4 个回答。邀请回答 diaoshayu 该类别下有 4 个回答。邀请回答 nyvvhxcs 该类别下有 4 个回答。邀请回答周小舟1 该类别下有 4 个回答。邀请回答 liaosanguo 该类别下有 3 个回答。邀请回答 zhe0010 该类别下有 3 个回答。邀请回答 yunhanuser 该类别下有 3 个回答。邀请回答 fen556 该类别下有 3 个回答。邀请回答净小空空该类别下有 3 个回答。邀请回答 04860860686 该类别下有 3 个回答。邀请回答 60user75 该类别下有 3 个回答。邀请回答举报孙财秀相关推荐 • FPGA电源管理的关键是什么？ 1120 • 为FPGA供电简便易行，怎么简化电源设计 1615 • 电源解决方案如何实现更高效紧凑？ 1011 • 求一款FPGA供电问题的解决方案 1422 • 为什么推出Virtex-5LXT FPGA平台和IP解决方案？ 988 • 基于内核的FPGA测试解决方案 1737 • virtex-5 电源解决方案 4758 • 宽输入范围和高输出电流单片式解决方案 1804 • 无线医疗仪表的新型电源IC解决方案 945 • 求一种LIPS的解决方案 1243 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　尽管设计工程师和半导体制造厂商始终致力于提供集成、易用型替代方法，但在许多时候设计人员仍会利用现有功能，实现远超传统数据表电路的最佳解决方案。在这篇文章中，我们将探讨几种可用作单片FPGA电力供应的市售多输出稳压器，并了解如何通过一些现有带隙稳压器实现次1.25V输出。　　图1显示了一个使用单片电源供电FPGA（如Altera公司的Cyclone器件）的典型应用简化结构图。TI公司的LM2717是一款集成双输出开关式稳压器IC，可向内核提供2A电流（3.2A峰值），1.5V电压，向I/O提供1.5A电流（2.2A峰值），3.3V电压。　　　　图1 1.5V内核和3.3V I/O中等功耗FPGA的LM2717双集成开关模式电源　　LM2717是一款中等功耗、单片解决方案，拥有实现紧凑型、90%以上效率电源所需的简易性和灵活性，可通过各种电源达到包括FPGA在内的许多数字多轨系统规范要求：5V、12V或者4V到20V范围内的传统电源适配器。LM2717拥有一个可调节输出和一个3.3V的固定输出（常见轨），其通过在输出端安装内部输出电压设置电阻器帮助节省空间和提高输出电压精度。LM2717-ADJ是原版LM2717 IC的改进版，其允许两个输出均为可调节输出，这在需要不同I/O电压的情况下非常有用。　　Altera公司关于Cyclone和Cyclone II以及许多其他最新一代FPGA（例如：Xilinx Spartan 3E）的技术文献表明，这些FPGA在通电期间不要求对其电压轨进行任何特定排序。但是，系统需要或者为其他FPGA供电时，单个激活引脚（SHDN1 & SHDN2）仍然会出现在LM2717上，目的是在某个具体时间或者以某个特定的顺序开启每个输出。同样，单独的软启动引脚（SS1和SS2）允许LM2717为每个输出电压设置不同的上升时间，以满足单个FPGA和其他数字内核的制造厂商规范。　　图2显示了一个由LM3370（一种双600mA每通道集成同步降压稳压器）供电的低功耗1.2V、90nm FPGA（Xilinx的Spartan 3L）。　　　　图2 1.2V内核和2.5V I/O以及VCCAUX低功耗FPGA的LM3370双集成同步开关式电源　　我们可以用50mV步进（核心电源理想值）把一条通道的电压从1V调节至2V，同时对另一条通道进行编程用100 mV步进（I/O电源理想值）把输出从1.8V调节至3.3V。每个输出都有单独的激活引脚、内部软启动、快速瞬态响应和上电重置标记，使这种IC成为一种单片最少外部组件解决方案，是驱动低功耗FPGA和其他多轨数字内核的最佳选择。　　由于有预编程输出电压和单独激活引脚，因此使用LM3370很方便。板上I2C兼容接口允许用户修改IC的各种参数（即使是动态地修改），从而获得更高的灵活性。这些参数包括输出电压设置（每条通道）、输出激活（每条通道）、开关模式选择（自动PWM-PFM，实现轻负载条件下的高效率；固定PWM，实现固定频率工作）、扩展频谱特性激活和扩展频谱频率范围选择。

2019-9-17 15:45:42 评论举报秦文汶

答案对人有帮助，有参考价值 0 　96%高效率LP3906拥有数字可编程灵活性　　LP3906具有2个可编程降压稳压器，用于支持内核和其他高电流轨；2个可编程LDO，用于支持内部处理器功能和外围设备；另有I2C独立控制LP3906和外围设备。　　　　图3 LP3906结构　　图4所示简化结构图显示了一个三轨、高功耗FPGA电源的实现。在这种情况下，LM2633控制器向Xilinx Virtex5内核提供1.0V电压，向I/O提供3.3V，并为VCCAUX提供2.5V。LM2633是一种三输出IC，它是如何实现技术旧为新用的一个完美例子，其突破了原有的应用传统。三个LM2633输出中的两个使用一个同步整流降压构架，向中高电流负载（5A到15A每条通道）提供最大效率，同时它还集成了一个LDO控制器，用于第三个低功耗输出。开关式输出之一有一个介于0.900到2.000之间的电压范围，使其成为数字器件内核供电的完美选择。第二个开关式输出范围为1.25V到6V，足以供电I/O、内存和其他负载。为了实现更高的精确度和灵活性，通过一个5比特并行数字字实现低电压输出可编程性，其可以硬接线或者靠近连接某个处理器，以在需要时实现动态电压调节。　　　　图4 1.0V内核、3.3V I/O和2.5V VCCAUX高功耗FPGA的LM2633三开关式/线性控制器电源　　对于一些仅需要一个次1.25V输出的双同步降压控制器的应用而言，LM2657提供了一种引脚数目封装更少的优秀替代方案。对于那些需要三个或者四个轨的更低功耗应用，LP3906也是一种优异的替代方案，它拥有两个全集成1.5A同步开关式输出和2个300mA LDO输出，所有这些都包括在一个单封装中。　　如前例所示，目前大多数FPGA均要求1.50V、1.20V甚至更低的内核电压（如Xilinx最新的Virtex 5系列FPGA，其拥有一个1.0V 65nm内核）。市场上的许多稳压器均有一个1.25V的常规带隙基准电压。图4和5显示了如何利用常规带隙IC（如LM2717）驱动这类次带隙数字负载的简化结构图例子。电压转换器的基本工作原理仍然相同，但是参考电阻式分压器对稳压器输出电压进行编程的方式不同。　　LP3879特性　　l LP3879 800mA LDO拥有±1%初始输出精度　　l 输入电压：2.5V到6.0V 　　l 自定义电压从1.0V到1.2V 　　l 关机静态电流小于10µA 　　l 18 µV低输出降低噪声　　l 可用于PSOP-8和LLP-8面贴封装　　在任何闭环稳压器电路中，将输出电压经过电阻分压器降压调节以后，再同某个内部基准电压进行比较。如果该基准电压为1.25V，则需要对输出电压的降压后采样（通过FB引脚注入至稳压器IC）进行设置，以匹配该值，从而维持调控。在典型系统中，该FB分压器放置在输出（最高电势）和接地（最低电势）之间，因为FB电压（1.25V）维持在该范围内。在要求输出电压低于内部基准值的系统中，我们仍然需要向FB引脚提供一个匹配电压（1.25V），但是该值不会降至VOUT（现在更低）和接地之间。通过在VOUT（现在变为最低电势和分压器的低端）和任何1.25V以上辅助电压（起高电势作用）之间放置分压器，可以实现上述目标。　　图5所示举例使用阿尔特拉公司的Cyclone II 1.20V FPGA和国家半导体公司的LM2717，旨在说明这种配置的最简单实现方法，其高压为3.3V轨本身。这种轨的充分滤波和良好布局很重要（我们建议，去耦陶瓷电容器靠近电阻式分压器低端接触3.3V轨的地方），因为次带隙输出的调节依赖于该轨的稳定性。排序也很重要，因为3.3V轨需要在内核电压输出开启以前出现以实现正确的调节。　　　　图5 使用3.3V轨作为次1.25V内核电压生成辅助电压的LM2717 1.2V内核、3.3V I/O双集成开关式FPGA电源　　在大多数FPGA中，额定1.20V或者1.0V内核电源电压需要稳定在±50 mV或者±60 mV以内，因此所有瞬态、纹波和容差变化需保持在该限制内。　　　　图6 一个LM4040分流基准用于次1.25V内核电压生成的LM2717 1.2V内核、3.3V I/O双集成开关式FPGA电源　　图6显示了一种使用独立电源为辅助轨供电实现次带隙输出的替代方法，此处为一个小型、低成本分流基准（精密齐纳二极管），例如：LM4040CIM3-2.5 （0.5%）或者LM4040DIM3-2.5（1%）。这种方法让3.3V输出中出现的潜在瞬态不会交叉耦合至1.20V输出调节。另外，它还允许3.3V轨在1.2V轨之后上电，或者在不妨碍1.2V输出调节的情况下在任何时间关闭。这种输出的精确度依赖于选定电压基准的线压调节。由于在应用中内核电压精度很重要，因此选择正确的电压基准是关键。　　现在，设计人员可以利用多种资源设计出适用于他们的应用的最佳电源。例如，TI公司的“电源专家”（Power Expert）软件工具通过选择FPGA、电源和工作条件，最后给出符合设计人员重要要求的电源IC解决方案建议，说明其是否可以达到最大效率以及设计是否简易。另外，它还连接到TI的WEBENCH设计环境，围绕选定稳压器IC和电路模拟选择组件。

2019-9-17 15:45:45 评论举报周玲玲