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EP3C16_FPGA电源供电方案设计

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WEBENCH® Power Architect Project ReportProject : 1177190/5 : PA_Project_300Created : 2010-12-27 07:54:06.193Optimize project optFactor=3Project Summary1.Total System Efficiency84.443 %2.Total System BOM Count30.03.Total System Footprint475.0 mm24.Total System BOM Cost$5.765.Total System Power Dissipation382.3 mW--> Launch WEBENCH® Power Architect.WE BE NCH® Power Architect Project ID : 5 PA_Project_300 FPGA Architect 2010-12-27 07:54:06.193Power Supplies#Name NSID Description Vout Iout Efficiency Foot-printCost Design Page1.SUPPLY_1LM2734X Simple Switcher : X version; Vboostderived from separate supply3.3 V0.5 A87.6%158$1.861942.SUPPLY_2LM2734X Simple Switcher : X version; Vboostderived from separate supply2.5 V0.05 A79.9%159$1.842063.SUPPLY_3LM2734X Simple Switcher : X version; Vboostderived from separate supply1.2 V0.25 A71.8%158$2.06218Power Loads#Name VLoad ILoad Description1.LOAD #1 3.3 V0.5 A2.Vccaux 2.5 V0.05 A VoutRipple=10%, SoftStart delay=1.0 mSec3.Vccio#4 1.2 V0.25 A VoutRipple=10%, SoftStart delay=1.0 mSecProject diagramElectrical Procurement BOMManufacturer Part Number Description Quantity Budgetary Price Footprint(mm2) Diodes Inc.BAT54-7-F SOT-231$0.0422 TDK C3216X5R0J476M12061$0.2519 TDK C3216X5R1A106M12062$0.0537 TDK C3216X7R1C475K12063$0.0456 Yageo America CC0805KRX7R9BB10308053$0.0139 Vishay-Dale CRCW040210K0FKED04026$0.0145 Vishay-Dale CRCW040221K0FKED04021$0.018 Vishay-Dale CRCW040230K9FKED04021$0.018 Vishay-Dale CRCW04024K99FKED04021$0.018 National Semiconductor LM2734XMK MK06A3$1.4054 ON Semiconductor MBR0520LT1G SOD-1232$0.0643 ON Semiconductor MBR0540T1G SOD-1233$0.0765 Bourns SDR0302-100ML SDR03023$0.2072 Total30$5.76476WEBENCH® Design ReportDesign : 1177190/19 LM2734XMKDesign 19 - 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LM2734X Product Folder : /pf/LM/LM2734.html : contains the data sheet and other resources.WEBENCH® Design ReportDesign : 1177190/21 LM2734XMKDesign 21 - LM2734XMKVinMin = 4.0V VinMax = 6.0V Vout = 1.2V Iout = 0.25ADevice = LM2734XMK Topology = BuckCreation date = 12/27/10 7:54:05 AM Total BOM Cost = $2.06Total Pd = 0.12 WFootprint = 158.0 mm2BOM Count = 10Rfb1WE BE NCH® Design : LM2734X_none_Buck_BOOS T_FROM_S UPPLYElectrical BOM#Name Manufacturer Part NumberQty Price Properties Footprint1.CbYageo AmericaCC0805KRX7R9BB103Series= X7R1$0.01Cap= 10.0 nF ESR= 0.0 Ohm VDC= 50.0 V IRMS= 0.0 A 0805 13mm22.Cin TDKC3216X7R1C475K Series= X7R1$0.04Cap= 4.7 µFESR= 3.6 mOhm VDC= 16.0 V IRMS= 2.0 A 1206 19mm23.Cout TDKC3216X5R0J476M Series= X5R1$0.25Cap= 47.0 µF ESR= 2.0 mOhm VDC= 6.3 V IRMS= 4.1 A 1206 19mm24.D1ON Semiconductor MBR0520LT1G 1$0.06VF@Io= 385.0 mV VRRM= 20.0 V SOD-123 22mm25.Dboost ON Semiconductor MBR0540T1G 1$0.07VF@Io= 510.0 mV VRRM= 40.0 V SOD-123 22mm26.L1BournsSDR0302-100ML1$0.20L= 10.0 µHDCR= 250.0 mOhm SDR0302 24mm27.Renable Vishay-DaleCRCW040210K0FKED Series= CRCW..e31$0.01Res= 10.0 kOhm Power= 63.0 mW Tolerance= 1.0%0402 8mm2#Name Manufacturer Part Number Qty Price Properties Footprint8.Rfb1Vishay-Dale CRCW040210K0FKEDSeries= CRCW..e31$0.01Res= 10.0 kOhmPower= 63.0 mWTolerance= 1.0%0402 8mm29.Rfb2Vishay-Dale CRCW04024K99FKEDSeries= CRCW..e31$0.01Res= 4.99 kOhmPower= 63.0 mWTolerance= 1.0%0402 8mm210.U1National Semiconductor LM2734XMK1$1.40SwitcherMK06A 18mm2Op Vals#Name Value Category Description1.Cin IRMS108.219 mA Current Input capacitor RMS ripple current2.Cout IRMS21.63 mA Current Output capacitor RMS ripple current3.IC Ipk287.464 mA Current Peak switch current in IC4.Iin Avg69.62 mA Current Average input current5.L Ipp74.928 mA Current Peak-to-peak inductor ripple current6.M Irms124.94 mA Current Q Iavg7.BOM Count10.0General Total Design BOM count8.FootPrint158.0 mm2General Total Foot Print Area of BOM components9.Frequency 1.6 MHz General Switching frequency10.M Vds Act38.94 mV General11.Mode CCM General Conduction Mode12.Pout300.0 mW General Total output power13.Total BOM$2.06General Total BOM Cost14.Duty Cycle24.976 %Op_point Duty cycle15.Efficiency71.82 %Op_point Steady state efficiency16.IC Tj33.335 degC Op_point IC junction temperature17.ICThetaJA118.0 degC/W Op_point IC junction-to-ambient thermal resistance18.IOUT_OP250.0 mA Op_point Iout operating point19.VIN_OP 6.0 V Op_point Vin operating point20.Vout p-p194.857 µV Op_point Peak-to-peak output ripple voltage21.Cin Pd42.161 µW Power Input capacitor power dissipation22.Cout Pd935.71 nW Power Output capacitor power dissipation23.Diode Pd72.21 mW Power Diode power dissipation24.IC Pd28.265 mW Power IC power dissipation25.L Pd17.188 mW Power Inductor power dissipation26.Total Pd117.713 mW Power Total Power Dissipation27.IC Tolerance16.0 mV Unknown IC Feedback Tolerance28.Ton Act0.0UnknownDesign Inputs#Name Value Description1.ErrorFeature I Error feature2.Iout250.0 mA Maximum Output Current3.Iout1250.0 mAmps Output Current #14.NumOutPuts 2.0Number of Output5.SoftStart 1.0 ms Soft Start Time (ms)6.SyncFeature I External Sync feature7.VinMax 6.0 V Maximum input voltage8.VinMin 4.0 V Minimum input voltage9.Vout 1.2 V Output Voltage10.Vout1 1.2 Volt Output Voltage #111.base_pn LM2734X National Based Product Number12.customfreq Y Use Customer Frequency13.onOff I On/Off feature14.optfactor 3.0Optimization factor to tune up the design15.pricefactor 2.0Price factor to tune up the design cost16.ta30.0 degC Ambient temperatureDesign Assist1. LM2734X Product Folder : /pf/LM/LM2734.html : contains the data sheet and other resources.National's WEBENCH simulation tools attempt to recreate the performance of a substantially equivalent physical implementation of the design. Simulations are created using National's published specifications as well as the published specifications of other device manufacturers. While National does update this information periodically, this information may not be current at the time the simulation is built. National does not warrant the accuracy or completeness of the specifications or any information contained therein. National does not warrant that any designs or recommended parts will meet the specifications you entered, will be suitable for your application or fit for any particular purpose, or will operate as shown in the simulation in a physical implementation. 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FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计一、引言FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种集成电路芯片，其内部由大量的可编程逻辑单元组成，可以根据需要进行配置和重新设计。

FPGA在数字电路设计中具有很高的灵活性和可编程性，可以用于各种应用场景，如通信、图像处理、控制系统等。

而FPGA的运行需要提供稳定的电源支持。

本文将讨论FPGA最小系统的数字电源设计，包括电源模块的选择、设计要点及具体设计方案。

二、电源模块的选择在进行FPGA最小系统的数字电源设计时，首先需要选择合适的电源模块。

常见的电源模块包括开关电源模块、线性稳压电源模块和DC-DC变换器。

这些电源模块具有不同的特点和适用范围，需要根据具体的应用场景和需求来进行选择。

1.开关电源模块开关电源模块是一种高效、稳定的电源模块，能够提供较大的输出功率和较高的转换效率。

开关电源模块采用高频开关技术，能够实现快速响应和精细调节，适用于对输出电压稳定性要求较高的场景。

在FPGA最小系统的数字电源设计中，可以选择开关电源模块来提供稳定的工作电压和电流支持。

3.DC-DC变换器DC-DC变换器是一种高效、小型化的电源模块，能够实现不同电压的转换和输出。

DC-DC变换器适用于对输出电压要求较高和功率密度要求较大的场景。

在FPGA最小系统的数字电源设计中，可以选择DC-DC变换器作为电源模块，实现对FPGA芯片的电源支持。

在选择电源模块时，需要根据FPGA芯片的工作电压和电流要求、电源稳定性要求以及应用场景和成本预算等因素进行综合考虑，选择合适的电源模块。

接下来将讨论FPGA最小系统的数字电源设计的要点及具体设计方案。

三、设计要点在进行FPGA最小系统的数字电源设计时，需要考虑以下几个关键要点：1.输出电压和电流要求FPGA芯片在工作时需要特定的工作电压和电流支持，因此需要根据FPGA芯片的规格手册和数据表来确定输出电压和电流的要求。

FPGA电源解决方案

FPGA电源解决方案

FPGA电源解决方案摘要：以Xilinx的FPGA为例，介绍了FPGA开发系统的电源要求和功耗，并给出了采用线性低压降（LDO）稳压器,DC/DC调整器,DC/DC控制器和电源模块等几种电源解决方案关键词：现场可编程门阵列；电源设计；DC/DC变换器1、引言现场可编程门阵列（FPGA）的出现给电路设计带来了极大的方便，目前，在芯片设计领域也采用FPGA来开发仿真验证平台。

这种开发系统的FPGA一般规模较大，功耗也相对较高，因此，其供电系统的好坏直接影响到整个开发系统的稳定性。

所以，设计出高效率、高性能的FPGA供电系统具有极其重要的意义。

2、FPGA电源指标要求我们以Xilinx的FPGA为例，包括Virtex II，Virtex-II Pro，Spartan II和Spartan IIE 系列，介绍FPGA的电源指标要求。

2.1额定电压FPGA对电源的要求与DSP非常相似，一般需要2.5V，1.8V或1.5V作为核心电压，3. 3V或2.5V作为I/O电压，另外Virtex II和Virtex-II Pro还需要3.3V的辅助电压。

表1列举了Xilinx不同系列FPGA的电压需求。

表1 FPGA电压需求2.2 电压上升时间为了保证FPGA正常启动，核心电压（VCCINT）的上升时间tr必须在特定的范围内，表2列举了不同系列FPGA的这一指标要求。

此外，电压上升必须单调，不允许有波动。

某些DC/DC变换芯片，比如TI的TPS5461X系列可以外部调节电压上升时间，给设计带来了方便。

表2 核心电压上升时间要求2.3供电电压顺序根据Xilinx的文档，对于Virtex II和Virtex-II Pro系列FPGA没有电压顺序要求，推荐所有的供电电压同时上电，否则，可能产生较大的启动电流。

对于Spartan－IIE系列，推荐核心电压和I/O电压同时供给。

对于Spartan II系列上电顺序可以任意。

设计经验表明，大部分情况下对于Xilinx的FPGA来说，核心电压先于I/O电压供给是个比较好的做法。

FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计一、引言FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种基于可编程逻辑单元的集成电路，可以通过用户编程来实现特定的数字电路功能。

在FPGA系统设计中，数字电源的设计是非常重要的一部分，它直接影响了FPGA的稳定性和性能。

本文将从FPGA最小系统的角度出发，介绍数字电源的设计原理和方法。

二、数字电源的基本原理数字电源是指用数字控制器来实现电源管理的一种电源系统。

它通常由开关电源和数字控制器组成，通过数字控制器来实现对开关电源的精确调节和管理。

在FPGA系统中，数字电源的设计可以分为三个关键部分：输入稳压模块、输出稳压模块和数字控制模块。

1. 输入稳压模块输入稳压模块主要用于对输入电压进行稳压和滤波，以保证FPGA系统工作时能够获得稳定的电源供应。

常见的输入稳压模块包括稳压二极管和稳压器，它们可以对输入电压进行调节和过滤，从而确保FPGA系统能够正常工作。

3. 数字控制模块三、数字电源的设计方法在FPGA系统中，数字电源的设计需要考虑到系统对电源的稳定性、精度和效率的要求。

下面我们将介绍一种常用的数字电源设计方法，以供参考。

1. 选择合适的电源器件在数字电源的设计中，首先需要选择合适的电源器件，包括输入稳压器件、输出稳压器件和数字控制器。

对于输入稳压器件，常见的选择有稳压二极管和稳压器；对于输出稳压器件，常见的选择有开关电源和线性稳压器；对于数字控制器，常见的选择有微处理器和FPGA。

2. 进行电源参数设计在选择合适的电源器件后，需要根据FPGA系统的需求来进行电源参数设计，包括输入电压范围、输出电压稳定性、输出电流容量等。

这些参数设计将直接影响到电源器件的选型和电路的设计。

在完成电源参数设计后，需要进行电路设计和仿真，以验证电源设计的可行性和稳定性。

在电路设计中，需要考虑到输入稳压模块、输出稳压模块和数字控制模块的布局和连接，以确保它们能够协同工作并满足系统的需求。

FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计

FPGA最小系统的数字电源设计
FPGA最小系统是一种基于FPGA芯片的最小化嵌入式系统，该系统由FPGA芯片、时钟系统、存储器和外设等基本部件组成。

在FPGA最小系统中，数字电源是至关重要的组成
部分，因为电源的质量和稳定性直接影响到整个系统的性能和稳定性。

本文将介绍FPGA
最小系统的数字电源设计，包括电源电压的选择、电源稳定器的选择与电容的匹配等方面。

1、电源电压的选择
FPGA芯片的工作电压通常为3.3V或2.5V，因此在设计数字电源时，需要选择相应的
电源电压。

一般而言，选用低压降、低噪声、高效率的线性稳压器为数字电源供电，因为
线性稳压器不但具有高品质的电源纹波和抗噪性能，而且支持可调节的输出电压和过载保
护功能，可以满足FPGA最小系统的电源需求。

电源稳定器是数字电源的核心部件，其主要功能是将输入的不稳定电压转换为稳定输
出电压。

在选择电源稳定器时，需要考虑到其输出电压精度、稳定性、线性度、寿命和可
靠性等因素。

针对FPGA最小系统的需求，建议选用具有高精度、低噪声和低压、低功耗
特性的电源稳定器。

3、电容的匹配
在数字电源的设计中，电容是重要的元件之一，其作用是平滑输出电压，消除电源中
的高频噪声。

在选择电容时，需要考虑到其容值、材料和精度等因素，同时需要匹配与电
源稳定器的输出电压、输出电流和频率等参数，以确保电容可以稳定地工作。

总之，FPGA最小系统的数字电源设计需要充分考虑到系统的稳定性和可靠性，选择高品质的电源组件，并按照官方给出的电源方案进行设计，以确保系统的电源质量达到要求。