低电压PLD/FPGA的供电设计是现代电子系统中至关重要的一环,特别是在高性能计算和数字逻辑应用中。随着半导体工艺的不断进步,低电压器件因其成本效益和性能优势逐渐成为主流,例如3.3v、2.5v、1.8v、1.5v供电的PLD(可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程门阵列)。这些设备的I/O兼容5v/3.3v TTL电平,使它们能够无缝集成到现有的系统中。 面对低电压芯片的广泛使用,设计者需要调整电源系统以适应这些新需求。通常,我们可以采用以下三种方法来生成所需的低电压: 1. 低压差线形稳压器(LDO):LDO是一种简单的电源转换解决方案,它不需要太多外部元件。传统的线性稳压器如78xx系列需要较大的输入与输出电压差才能正常工作,但LDO如ALPHA、Linear (LT)、Micrel、National Semiconductor和TI等公司的产品,其压差低至1.3v至0.2v,能有效地将5v转换为3.3v或2.5v,或者将3.3v转换为更低的电压。 2. 开关电源:开关电源在高效率和大功率转换方面表现出色,特别适合5v到2.5v或1.8v的转换。例如,LT1530这样的芯片可以提供高达90%的效率,对于5A输出的5v到2.5v转换,其功耗显著降低,避免了大量散热的需求。MAXIM、Linear (LT) 和 National Semiconductor等公司提供了许多此类芯片。 3. 电源模块:电源模块是基于开关电源技术的预封装解决方案,具有高效率、低电磁辐射和电源隔离特性。虽然价格相对较高,但它们简化了设计流程,减少了外围元件。Agere(前朗讯微电子部)、Ericsson(爱立信)和Vico(怀格)等公司提供各种电源模块。 选择合适的电源设计方案应考虑具体需求。小功率应用或对效率无特殊要求时,LDO是一个经济实惠的选择。当需要高效率或大功率输出时,电源模块或自定义开关电源是更好的选项。如果成本允许且具备相应设计能力,设计者可能倾向于自定义开关电源,而如果成本控制和快速实现更为关键,电源模块将是首选。每种方案都有其优缺点,需要根据项目规格和预算进行权衡。
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