什么是FPGA，ASIC，如何设计一个适用于它们的供电系统

经过 Altera 公司的测试和验证，列举了有关布局、信号完整性和电源管理的最佳设计实践。

　　面向内核、系统和 I/O 的电源管理。面向 Arria 10 等高端 FPGA 的电源管理解决方案应该谨慎选择。

　　一个经过精心计划的电源管理设计可以减小 PCB 尺寸、减轻重量并降低复杂性，同时降低功耗和冷却成本。这对优化系统性能而言是必不可少的。

　　例如，为图 1 中 Arria 10 GX FPGA 的内核供电的 12V DC/DC 稳压器提供 0.95V/105A，该 DC/DC 稳压器有几个特点，对 SoC 的省电方法起到了补充作用：

　　·Arria 10 的 SmartVID 运用 DC/DC 稳压器中集成的 6 位并联 VID 接口来控制 DC/DC 稳压器，在静态和动态情况下降低了 FPGA 功耗。

　　·DC/DC 稳压器运用 DCR 值非常低的电流检测方法，通过最大限度降低电感器中的功耗，提高了效率。温度补偿在电感器温度较高时保持准确度或 DCR 值不变。

　　表 1 概述了图 1 所示 Arria 10 开发套件电路板的电源轨和功能。该表列出了凌力尔特公司的器件，并描述了每种器件的功能。访问 www.linear.com.cn/altera，点击 Arria，了解本文所示两种电路板的详细技术信息。

　　用 LTpowerPlanner 设计工具定制电源树

　　如果开发套件中列举的设计不能满足自己的电源要求怎么办？在这种情况下，可以用基于 PC 的 LTpowerPlanner® 工具来实现系统电源树的个性化和优化。

　　从开发套件中给出的建议着手；然后容易地重新组织电源构件、改变电源额定值、计算效率和功耗、仿真每个电源构件、选择 DC/DC 稳压器器件型号并验证定制解决方案。

　　LTpowerPlanner 用来产生满足 Arria 10 开发套件中 FPGA 要求及系统要求的电源树 （图 3），是用途更广泛的 LTpowerCAD® 设计工具之一。

　　LTC2974 （用在电路板上） 增加 PMBus 功能：电源排序、监视、裕度调节和故障记录

　　Loss：功耗

　　Sequence On：排序接通

　　Sequence Off：排序断开

　　Green：绿色

　　Blue：蓝色

　　White：白色

　　Pink：粉色

　　DC to DC Regulator：DC 至 DC 稳压器

　　Summary Report：总结报告

　　Total Input Power：总输入功率

　　Total Output Power：总输出功率

　　Total Power Loss：总功耗

　　Total Efficiency：总效率

　　Total SoluTIon Size：解决方案总体尺寸

　　LTpowerCAD 可帮助用户：

　　·选择具体的凌力尔特 DC/DC 稳压器，以与给定电源性能规格匹配

　　·选择合适的电源组件 （例如： 电感器、电阻器和电容器）

　　·优化效率和功耗

　　·优化稳压器环路稳定性、输出阻抗和负载瞬态响应

　　·将设计方案输出到 LTspice®

　　结论

　　我们可以有把握地开始电源管理电路布局。使用 LTPowerCAD 和 LTPowerPlanner 这类工具，可以大大简化对负载点稳压器以及各部分分析结果的映射任务。为了举例说明这些优势，本文采用了用于 Altera Arria 10 FPGA 和 SoC以及其他 Altera FPGA （包括电源树和材料清单） 的开发套件设计指南。访问以下网址可获得有关信息：www.linear.com.cn/altera。如需了解赛灵思 FPGA 开发套件，请访问：www.linear.com.cn/xilinx。这些开发套件均经过Altera 、赛灵思或第三方开发商的测试和验证。