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微处理器、FPGA、DSP、模数转换器 (ADC) 和片上系统 (SoC) 器件一般需要多个电压轨才能运行。为防止出现锁定、总线争用问题和高涌流,设计人员需要按特定顺序启动和关断这些电源轨。此过程称为电源时序控制或电源定序,目前有许多解决方案可以有效实现定序。此外,为有效进行升压和关断而应运而生的各种电源定序器、监视器和监控器还采用了电压和电流水平监控技术来计算功率水平,目的是保护复杂的集成电路和子组件。本文将详细介绍电源定序,探讨电源定序规范和技术,以及如何使用电源定序器来实现指定的电源轨定时及定序。为什么要关注电源定序?FPGA 及类似的复杂集成电路 (IC) 可在内部分解成多个功率域。在启动或关断器件时,此类 IC 大多需要特定的顺序。例如,FPGA 通常需要分别为内核逻辑、I/O 和辅助电路上电。其内核通常包括 FPGA 的处理器和基本逻辑单元。该功率域具有低电压、高电流功率规范特征。由于电压极低,因此其对精度要求极高,而由于数字负载的动态特性,瞬态性能必须非常出色。I/O 代表 FPGA 的各种输入和输出。电压要求取决于接口类型。一般来说,其电压电平需大于内核的电压电平。电流
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控制电源启动及关断时序控制电源启动及关断时序
微处理器、FPGA、DSP、模数转换器 (ADC) 和片上系统 (SoC) 器件一般需要多个电压轨才能运行。为防止出
现锁定、总线争用问题和高涌流,设计人员需要按特定顺序启动和关断这些电源轨。此过程称为电源时序控制
或电源定序,目前有许多解决方案可以有效实现定序。此外,为有效进行升压和关断而应运而生的各种电源定
序器、监视器和监控器还采用了电压和电流水平监控技术来计算功率水平,目的是保护复杂的集成电路和子组
件。本文将详细介绍电源定序,探讨电源定序规范和技术,以及如何使用电源定序器来实现指定的电源轨定时
及定序。为什么要关注电源定序?FPGA 及类似的复杂集成电路 (IC) 可在内部分解成多个功率域。在启动或关
断器件时,此类 IC 大多需要特定的顺序。例如,FPGA 通常需要分别为内核逻辑、I/O 和辅助电路上电。其内
核通常包括 FPGA 的处理器和基本逻辑单元。该功率域具有低电压、高电流功率规范特征。由于电压极低,因
此其对精度要求极高,而由于数字负载的动态特性,瞬态性能必须非常出色。I/O 代表 FPGA 的各种输入和输
出。电压要求取决于接口类型。一般来说,其电压电平需大于内核的电压电平。电流
微处理器、FPGA、DSP、模数转换器 (ADC) 和片上系统 (SoC) 器件一般需要多个电压轨才能运行。为防止出现锁定、总线
争用问题和高涌流,设计人员需要按特定顺序启动和关断这些电源轨。此过程称为电源时序控制或电源定序,目前有许多解决
方案可以有效实现定序。
此外,为有效进行升压和关断而应运而生的各种电源定序器、监视器和监控器还采用了电压和电流水平监控技术来计算功率水
平,目的是保护复杂的集成电路和子组件。
本文将详细介绍电源定序,探讨电源定序规范和技术,以及如何使用电源定序器来实现指定的电源轨定时及定序。
为什么要关注电源定序?
FPGA 及类似的复杂集成电路 (IC) 可在内部分解成多个功率域。在启动或关断器件时,此类 IC 大多需要特定的顺序。例
如,FPGA 通常需要分别为内核逻辑、I/O 和辅助电路上电。
其内核通常包括 FPGA 的处理器和基本逻辑单元。该功率域具有低电压、高电流功率规范特征。由于电压极低,因此其对精
度要求极高,而由于数字负载的动态特性,瞬态性能必须非常出色。I/O 代表 FPGA 的各种输入和输出。电压要求取决于接口
类型。一般来说,其电压电平需大于内核的电压电平。电流要求则取决于 I/O 的类型、数量和速度。
辅助电路包括 FPGA 中的噪声敏感型模拟电路,例如锁相环 (PLL) 和其他模拟电路元件。虽然电流要求相当低,但纹波电压
是个大问题,必须最大程度地降低纹波电压。模拟部分的纹波可能会导致 PLL 出现过大抖动和相位噪声,还可能导致放大器
出现杂散响应。
以错误顺序启动各功率域的电源可能会引起问题,并可能导致 FPGA 受损。需要考虑的是,I/O 部分基于三态总线收发数据,
而内核负责处理 I/O 控制。如果 I/O 功率域在内核之前上电,则 I/O 引脚会以不确定状态结束。如果外部总线组件上电,则可
能存在总线争用问题,导致 I/O 驱动器出现高电流。因此,内核应在 I/O 功率域之前启动。请务必查阅供应商的 FPGA 规范,
了解推荐的电源启动和关断顺序以及电源轨之间的最大差分电压。
同样,功率运算放大器等器件拥有两个功率域:模拟域和数字域。数字域为放大器的诊断状态标记提供电源,识别过热和过流
状态。此外,数字域还支持放大器的使能/关断功能。该器件规格要求,数字域应在模拟电源之前上电,以便这些状态标记在
模拟域上电之前能够正常运行。这样做的目的是防止可能对器件造成损坏。
电源定序方法
通常有三种类型的多轨定序(图 1)。最常用的方法是顺序定序,这种方法是先接通一个电源轨,然后延时,然后再接通下一
个电源轨。设置延时的目的是确保第一个电源轨在第二个电源轨启动之前达到稳压。
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weixin_38517095
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