如何解决FPGA无法启动的问题
eeskill 2022-11-29

我将现场可编程门阵列(FPGA)连接到我的DC/DC转换器的输出,现在DC/DC无法启动。当使用示波器观察电路时,我看到图1所示的情形。输出电压未进入调压模式。哪里发生故障了呢?

图1:由于该FPGA具有较高的启动负载和极高的去耦电容,DC/DC转换器无法使其输出电压进入调压模式

FPGA对其电源提出了一些独特的挑战。例如,FPGA供应商通常需要其输入电源拥有数百或甚至数千微法拉(µF)的去耦电容,以便在FPGA产生的瞬变的不同频率之间维持FPGA电源电压所需的调节,并减少电源电压上的纹波。许多FPGA还需要具有特定的启动时间(不要太快,也不要太慢)和启动单调性(VOUT在无任何向下移动的直线上达到其设定值)。

除FPGA相关的设计挑战外,越来越多的FPGA设计人员还必须为其FPGA设计电源。作为FPGA专家,许多设计师在电源设计方面没有经验,因此需要一款极其简易的电源,而电源模块就是一个很好的选择。

电源模块通过集成许多或全部所需的无源组件来实现简易性。选择的组件数量越少,设计的速度就越快,也就越简单。控制环路补偿是首先要集成到电源模块中的一项功能,但它会限制设计的稳定范围,而使用大量电容后,内部补偿的电源模块可能会失去稳定性。有关稳定性的指导,请查阅器件数据表和应用说明。在TI许多TPS82xxx电源模块中使用的DCS控制拓扑结构非常稳定,并支持各种输出电容。

电源模块非常小,意味着其使用的引脚较少。引脚数量少意味着器件更简单,功能也偏少。电源模块通常集成的另一项功能软启动(SS)时间。此时间设置在某些电源模块内部,如TPS82085,但可使用其他电源模块上的电容器(如TPS82130)进行编程。通常需要具有一个可编程启动时间才能满足特定的启动时间要求,而且有了该时间也非常有助于启动与所有电容连接的电源模块。

无法启动时。本应用说明介绍了详细信息,以下对解决此问题的各种方法进行了简要概括:

通过电阻、电容、二极管(RCD)电路延迟启动斜坡。

换为具有软启动引脚的DC/DC转换器对软启动时间进行编程。

使用负荷开关将FPGA与DC/DC解耦。

在以往的设计过程中,您是如何克服无法启动的问题的?

其他信息:

使用WEBENCH FPGA电源架构工具开始设计。

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