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现场可编程门阵列的供电原理介绍
发布时间:2015-11-04 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]
FPGA和稳压器的可靠性取决于散热问题。这些器件的温度主要受待机功耗和总功耗、外部容性负载（仅FPGA）、热阻、环境温度以及气流等因素控制。必须有效管大电流电感理这些因素，使结温(Tj)始终低于制造商规定的最高温度。
ADP2114同步降压开关稳压器ADP2114,pdf datasheet (Synchronous Step-Down DC-to-DC Regulator)
ADP2114（图4）是一款功能多样的同步降压开关稳压器，可满足各种客户负载点要求。两个PWM通道既可以配置为分别提供2A和2A（或3A/1A）电流空心电感器的两路独立输出，也可以配置为提供4A电流的单路交错式输出。ADP2114可提供高功效，开关频率最高可达2MHz。在轻负载时，该器件可以设置为脉冲跳跃模式工作，以便提高功效，或者设置为强制PWM模式工作，以便降低电磁干扰(EMI)。ADP2114还具有欠压闭锁(UVLO)、迟滞、软启动和电源正常输出指示等特性；保护特性有输出短路保护和热关断等。可以利用极小电阻和电容对输出电压、电流限制、开关频率、脉冲跳跃工作模式和软启动时间进行外部编程。
图3 电容阻抗随频率的变化曲线
图4 ADP2114同步降压开关稳压器
该器件模压电感可用于多个终端市场，例如通信基础设施、工业和仪器仪表、医疗保健以及高端消费电子市场。在这些终端市场的主要应用是分布式电源系统中的负载点稳压器。
虽然DC-DC稳压器的功效远高于LDO，但通常认为其噪声太高，无法在不显著降低其它参数性能的情况下，直接为高性能模数转换器供电。模数转换器的噪声至少有两个来源：通过电源纹波直接耦合至转换器中的噪声，以及磁耦合效益引起的噪声。
图5所示为一种实验室设置，针对采用低噪声LDO供电和采用开关稳压器ADP2114供电两种情况，比较一个16位、125MSPS模数转换器的性能。评估所用的AD9268可实现非常低的噪声，信噪比(SNR)为78dB。DC-DC转换器贡献的额外噪声或杂散成分很容易反映在该模数转换器的输出频谱中，因此-152dBm/Hz的低本底噪声使它非常适合评估开关电源。
图5 开关电源供电测试
我们将ADP2114与低噪声LDO稳压器进行比较。高性能、16位、125MSPS AD转换器AD9268的评估结果表明：采用开关稳压器ADP2114供电与采用低噪声LDO稳压器供电相比，性能未受影响。
因此，ADP2114可以为用户提供可配置能力、多样化功能和灵活性，并且具有低噪声特性和高转换效率。同时能够满足各种客户负载点电源要求，性价比高，是FPGA、ASIC、DSP和微处理器供电的理想选择。ADI公司提供网络工具可方便设计导入，同时提供评估板，有助于实现快速导入。
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问答选编
问：印刷电路板中大电流供电，除加宽导电铜箔外，是否需要进一步采取镀锡等措施？
答：加镀锡一定程度上可以加大散热面积，但是效果不一定特别明显，最好还是加宽加厚导电铜箔。
问：在供电时，如果没考虑上电顺序，对整个系统的运行会有什么影响？
答：这个问题要针对系统的各个功能模块对上电的要求，如果系统中的某些电路对上电有严格的顺序，没有考虑到的话，很可能导致系统不工作。
问：电源纹波对FPGA性能有何影响？
答：工作时期的电源纹波要求、供电系统的压降、电源通路的等效阻抗设计等参数都是用户要功率电感特别留意的。建议在做大设计的时候一定要做电源完整性仿真，且要严格满足设计约束。
问：在IPTV系统中的FPGA供电电源有什么要求吗？
答：IPTV系统中FPGA的电源需求比较复杂，多达三种供电要求：内核电压、I/O电压和辅助电压。为了实现可靠的系统性，必须对这些排序，需要用电压管理芯片。
问：I/O是否可以承受5V电压？
答：这个取决于I/O的供电电压。如果数字部分是5V供电，那么就可以。印刷输入文件格式与ISO 15930I S O国际印刷标准的实施过程中，从整个生产流程来讲，输入的文件格式审核是第一个环节。印前现在已经是完全数字化了，所以数字文件的标准化，对于文件的传递交换是非常有必要的。
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