原创 『整理』关于cycloneII开发板电源的选择

摘要：初学者对于Cyclone II 开发板电源选择的看法

       一直不太明白一块FPGA开发板中要输入7.5V，9V或者12V的直流电源，还要用不同的电压调节器输出5V，在转换成适合开发板上个器件所需的各种电压，为什么不直接输入5V。

一、电源大小的选择：

       选择电压的大小主要取决于电路板的功耗，对于FPGA来水功耗一般不会太大，主要是开发板还有很多外设，总功耗基本上是把一些主要器件的功耗加起来，比如FPGA芯片，CPU，DDR，Power Switch等。

      一块电路板功耗是一定的，而且所用到的电源又很多，P=UI，当U增大时，I就减少了，所以使用较大的电源首先会降低传输过程中的功耗。另外，当电源进入电路板后，经过开关电源分压成所需要的不同电压，这是常规做法，电源有线性和开关之分。

       还有一种说法电源线太长会有压降，电源一般用9-12V，降压使用MC334063一类的DC-DC。电源电压的选择还要考虑整流芯片的最小压降，要留有余量，防止电压波动。如果板子耗电量很大，就不能使用静态的整流芯片，否则耗散功率太大，发热太大。整流芯片会因为温度太高，输出电压会下降。

        一般一块开发板，如果是12V电源，电流不会超过1.5A，总功耗不会超过15W。

二、电源防反接保护电路

        电源输入有防反接二极管，或者桥电路。通常开发板上的几种电源需要加去耦电容，用于对电源的波动退耦，根据电路实际符合来调整，也可不加。如果FPGA电路比较复杂，耗电高，还要加额外的电容。

（1）直接串入一个肖特基二极管,插反了就不通。

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD）的简称。肖特基二极管不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是用贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。它属一种低功耗、超高速半导体器件。

       肖特基二极管的V-I特性和普通的PN结非常类似，但与一般二极管相比，肖特基二极管有两个重要差别：

①、由于制作原理不同，肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子在PN结附近积累和消散的过程，所以电容效应非常小，工作速度非常快，特别适用于高频或开关状态应用。

②、由于肖特基二极管的耗尽区只存在于N型半导体一侧（金属是良好导体，势垒区全部落在半导体一侧），相对较薄，故其正向导通门坎电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V），如上图所示。

        但是，也由于肖特基二极管的耗尽区较薄，所以反向击穿电压比较低，即耐压比较低，大多也不高于60V，最高仅约100V，限制了其应用范围（近几年，也有100V以上的高压SBD上市）。且反向漏电流比PN结二极管大。

         最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

（2）整流桥电路防反接

        整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电，通常电源中采用四颗二极管实现。用整流电路。电源反接也没事，可继续使用。

        值得一提的是，整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0.01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。

　　脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量

　　半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。)

（未完.......）