剖析剖析 FPGA 的电源管理的电源管理
为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务。 为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务，而目
前已经有许多相关的技术讨论。今天为大家分享的内容一方面旨在找到正确解决方案，并选择合适的电源管理产品，另一方面则是提
出如何优化实际解决方案，以用于FPGA之相关建议。 找到合适的电源解决方案 寻找为FPGA供电的解决方案并不简单。许
多供应商以适合为FPGA供电的名义推销某些产品，为FPGA供电的DC-DC转换器选择有何特定要求？其实并不多。一般而言，所有
电源转换器都可用来为FPGA供电。推荐某些产品通常是基于以下事实：许多FPGA应用需要多个电压轨，例如用于F
为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务。
为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务，而目前已经有许多相关的技术讨论。今天为大家分享的内容一方面旨在找到正确解
决方案，并选择合适的电源管理产品，另一方面则是提出如何优化实际解决方案，以用于FPGA之相关建议。
找到合适的电源解决方案
寻找为FPGA供电的解决方案并不简单。许多供应商以适合为FPGA供电的名义推销某些产品，为FPGA供电的DC-DC转换器选择有何特定要求？
其实并不多。一般而言，所有电源转换器都可用来为FPGA供电。推荐某些产品通常是基于以下事实：许多FPGA应用需要多个电压轨，例如用于
FPGA和I/O，还可能需要额外的电压轨来用于DDR内存。将多个DC-DC转换器全部整合到单个稳压器芯片中的电源管理IC(PMIC)常常是其。
一种为特定FPGA寻找供电解决方案的流行方法，是使用许多FPGA供应商均提供的已有电源管理参考设计。这对于优化设计来说是一个很好的入
门方式，但此类设计往往需要修改，因为FPGA系统通常需要额外的电压轨和负载，这些也需要供电，且在参考设计上增加一些东西常常也是必要
的。还有一件事需要考虑，那就是FPGA的输入电源不是固定的，输入电压在很大程度上取决于实际的逻辑位准，以及FPGA所实现的设计。完成对电
源管理参考设计的修改之后，它看起来将与初的参考设计不同。可能有人会宣称，的解决方案是根本不用电源管理参考设计，而是直接将所需的电压
轨和电流输入到电源管理选型与优化工具中，例如 ADI 的 LTpowerCAD等。
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图1 透过 LTpowerCAD工具选择合适的DC-DC转换器为FPGA供电。
LTpowerCAD 可用来为各个电压轨提供电源解决方案，还提供一系列参考设计，以让设计人员快速入门，且该工具可以。一旦选择了电源架构和
各个电压转换器，就需要选择合适的被动组件来设计电源。进行这件事时，需要牢记 FPGA 的特殊负载要求，它们分别是：
各项电流需求 各项电流需求
电压轨时序控制 电压轨时序控制
电压轨单调上升 电压轨单调上升
快速电源瞬变 快速电源瞬变
电压精准度 电压精准度
各项电流需求 各项电流需求
FPGA的实际电流消耗在很大程度上取决于使用情况。不同的频率和不同的FPGA内容需要不同的功率，因此，在FPGA系统的设计过程中，典型
FPGA设计的终电源规格必然会发生变化。FPGA制造商提供的功率估算工具有助于计算解决方案所需的功率等级，在构建实际硬件之前，获得这些信
息会非常有用。但是，为了利用此类功率估算工具获得有意义的结果，FPGA的设计必须终确定，或者至少接近终完成。
在一般的情况下，工程师设计电源时考虑的是FPGA电流。如果终发现实际FPGA设计需要的功率更少，设计人员就会缩减电源。
电压轨时序控制 电压轨时序控制
许多FPGA要求不同电源电压轨以特定顺序上电。电压的供应往往需要早于I/O电压的供应，否则一些FPGA会被损坏。为了避免这种情况，电源
需要按正确的顺序上电。使用标准DC-DC转换器上的致能接脚，可以轻松实现简单的上电时序控制。然而，组件关断通常也需要时序控制，仅执行致
能接脚时序控制，很难取得良好的结果。更好的解决办法是使用具有进阶整合时序控制功能的 PMIC，例如集成四通道低噪声降压稳压器的电源解决
方案——ADP5014，图2中以红色表示的特殊电路模块支持调整上电和关断时序。
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