為 FPGA 供電簡便易行 -寫給采用 FPGA 的數(shù)字工程師

作者: Sureena Gupta 德州儀器

我不得不承認(rèn)，隨著時(shí)間的推移為FPGA供電變得越來越復(fù)雜，本文提供一些建議，希望可以幫助簡化 FPGA 的電源解決方案，使用戶能夠創(chuàng)建出快速便捷的解決方案。

在為 FPGA 供電時(shí)需要考慮若干電源設(shè)計(jì)方面的問題，比如：

• 增加了輸出電壓軌數(shù)量
• 需要為電軌設(shè)置設(shè)定點(diǎn)精度
• 需要優(yōu)化設(shè)計(jì)中的無源板面布局才能實(shí)現(xiàn)極低的紋波噪聲
• 需要 AC 瞬態(tài)響應(yīng)，以及補(bǔ)償環(huán)路

另外，不要忘了還有排序以及更多所需功能。圖 1 顯示了 FPGA 開發(fā)套件中典型的 FPGA 電源解決方案。設(shè)計(jì)該方案除了要選擇正確的器件和電感器外，還需要具備一些其它的專業(yè)知識。例如，需要考慮部件放置和板面布局方面的細(xì)節(jié)。

圖1. 典型的 FPGA 電源解決方案

那么，如何才能簡化設(shè)計(jì)呢？

幸運(yùn)的是，有多種解決方案都有助于實(shí)現(xiàn)簡化。在本文中，我將重點(diǎn)介紹兩種能夠幫助您快速便捷地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的創(chuàng)新技術(shù)。

第一種需要著重介紹的技術(shù)是用于創(chuàng)建 FPGA 電源解決方案的WEBENCH FPGA Architect設(shè)計(jì)工具（原理設(shè)計(jì)加仿真結(jié)果）。

WEBENCH FPGA Architect 設(shè)計(jì)工具可幫助您：

1. 選擇您想要的 FPGA 廠商
2. 選擇您將使用的 FPGA 產(chǎn)品系列
3. 滿足由 FPGA 廠商提供的 FPGA 電源估計(jì)器工具定義的電源需求

執(zhí)行這幾個(gè)簡單步驟就可成就 FPGA 電源解決方案，并在產(chǎn)品尺寸、效率和成本方面全方位實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。這種易用型工具能幫助您克服初始障礙，將設(shè)計(jì)時(shí)間從幾天縮短至幾分鐘，從而贏得領(lǐng)先優(yōu)勢。

第二種是集成型電感器電源模塊,它可以切實(shí)簡化設(shè)計(jì)方案。

電源模塊主要在單個(gè) IC 封裝中集成電感器，但也可集成其它外部組件，如 FET、補(bǔ)償環(huán)路（若需要）以及反饋電阻器等。電源模塊的功能特性非常豐富，例如可將啟用和電源指示良好引腳用于排序，而且僅需最少的外部組件，如輸入電容器、輸出電容器、可能還需要一個(gè)反饋電阻器。該模塊有助于將圖 1 的電源解決方案簡化為圖 2 的方案?？蓪⒓尚碗姼衅麟娫茨K用于為 FPGA 供電，并被 FPGA 廠商視為一種適合的電源解決方案。此外，這些模塊還有助于簡化板面布局，幫助您以前所未有的速度完成設(shè)計(jì)。

圖2.采用LMZ30602的集成型電感器電源模塊

如果您也有其他如何簡化 FPGA 電源設(shè)計(jì)的小竅門，歡迎您留言分享。