FPGA電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2018-06-22 15:03:11
我將現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)連接到我的DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出,現(xiàn)在DC/DC無法啟動(dòng)。當(dāng)使用示波器觀察電路時(shí),我看到圖1所示的情形。輸出電壓未進(jìn)入調(diào)壓模式。哪里發(fā)生故障了呢?
圖1:由于該FPGA具有較高的啟動(dòng)負(fù)載和極高的去耦電容,DC/DC轉(zhuǎn)換器無法使其輸出電壓進(jìn)入調(diào)壓模式FPGA對(duì)其電源提出了一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)。
例如,F(xiàn)PGA供應(yīng)商通常需要其輸入電源擁有數(shù)百或甚至數(shù)千微法拉(?F)的去耦電容,以便在FPGA產(chǎn)生的瞬變的不同頻率之間維持FPGA電源電壓所需的調(diào)節(jié),并減少電源電壓上的紋波。許多FPGA還需要具有特定的啟動(dòng)時(shí)間(不要太快,也不要太慢)和啟動(dòng)單調(diào)性(VOUT在無任何向下移動(dòng)的直線上達(dá)到其設(shè)定值)。
除FPGA相關(guān)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)外,越來越多的FPGA設(shè)計(jì)人員還必須為其FPGA設(shè)計(jì)電源。作為FPGA,許多設(shè)計(jì)師在電源設(shè)計(jì)方面沒有經(jīng)驗(yàn),因此需要一款極其簡(jiǎn)易的電源,而電源模塊就是一個(gè)很好的選擇。電源模塊通過集成許多或全部所需的無源組件來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易性。選擇的組件數(shù)量越少,設(shè)計(jì)的速度就越快,也就越簡(jiǎn)單。控制環(huán)路補(bǔ)償是首先要集成到電源模塊中的一項(xiàng)功能,但它會(huì)限制設(shè)計(jì)的穩(wěn)定范圍,而使用大量電容后,內(nèi)部補(bǔ)償?shù)碾娫茨K可能會(huì)失去穩(wěn)定性。有關(guān)穩(wěn)定性的指導(dǎo),請(qǐng)查閱器件數(shù)據(jù)表和應(yīng)用說明。在TI許多TPS82xxx電源模塊中使用的DCS控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,并支持各種輸出電容。電源模塊非常小,意味著其使用的引腳較少。
引腳數(shù)量少意味著器件更簡(jiǎn)單,功能也偏少。電源模塊通常集成的另一項(xiàng)功能軟啟動(dòng)(SS)時(shí)間。此時(shí)間設(shè)置在某些電源模塊內(nèi)部,如TPS82085,但可使用其他電源模塊上的電容器(如TPS82130)進(jìn)行編程。通常需要具有一個(gè)可編程啟動(dòng)時(shí)間才能滿足特定的啟動(dòng)時(shí)間要求,而且有了該時(shí)間也非常有助于啟動(dòng)與所有電容連接的電源模塊。
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