简化FPGA电源解决方案:两种帮助工程师提高效率的关键技术
eeskill 2023-12-04

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

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