現(xiàn)在大型FPGA等電子器件得到了日益廣泛的應(yīng)用筷厘，F(xiàn)PGA的功耗一般比較大鸣峭，工作電壓卻很低，所以電流一般比較大土汽，特別是系統(tǒng)啟動時(shí)瞬時(shí)電流很大音虹，這就對電源提出了新的要求。目前市場上的電源芯片一般工作電流都是幾個(gè)安培奥挑，10安培以上的芯片很少次新，而且一般電壓不會做的很低，本文將就一種低電壓大電流的電源解決方案做一簡略介紹声锤。

　　表1為TI提供的Altera的StraixⅡ系列FPGA內(nèi)核I/O電源參考傲枕。

　　從表1中可以看出，F(xiàn)PGA的內(nèi)核及I/O工作電流都可達(dá)十幾安培甚至更高衙文，而工作電壓一般在1.2～3.3V辩芦。分析了系統(tǒng)需要的具體技術(shù)指標(biāo)，就可以來選擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路了浆菇。一般直流轉(zhuǎn)換電源分為線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源遥加。線性穩(wěn)壓電源雖然具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應(yīng)特性，輸出紋波小竣伍，但是效率不高观复，其工作效率僅為30%～50%偏序，發(fā)熱量大，需要加體積龐大的散熱片胖替，可提供的電流相對較小禽车，其過載能力也很差。開關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低刊殉，效率高，其平均工作效率可達(dá)70%～90%州胳，發(fā)熱量小记焊，穩(wěn)壓范圍寬，但紋波大栓撞，在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善遍膜，另外還會產(chǎn)生尖峰脈沖干擾，可在電路中串聯(lián)磁珠來改善瓤湘。

　　本次設(shè)計(jì)要求輸入為5V直流電壓瓢颅，輸出分別為1.2V和3.3V，電流均要求可達(dá)12A弛说。由于電流較大挽懦，采用線性穩(wěn)壓電源效率低，發(fā)熱量大舷到，所以選用PTH05010開關(guān)電源模塊这旋。雖然FPGA不要求內(nèi)核電源和I/O電源之間有特殊的上電順序, 但是從系統(tǒng)級考慮，總線競爭就要求按順序上電夹卒。這種情況下, 內(nèi)核電源的上電就應(yīng)當(dāng)同步或提前于 I/O忌舔。如果只有內(nèi)核獲得供電, I/O沒有供電, 對芯片不會產(chǎn)生損害, 只是沒有輸入輸出能力而已;如果反過來, 周邊I/O得到供電而內(nèi)核沒有加電，將是非常危險(xiǎn)的秆刑。所以本設(shè)計(jì)加入了TPS3808監(jiān)控電路同肆，以確保兩種輸出電壓同時(shí)輸出，同時(shí)還具有低壓保護(hù)及系統(tǒng)復(fù)位的功能唧谊。

　　芯片簡介

　　PTH05010是由TI公司推出的一款5V輸入末尤，輸出電壓可調(diào)的電源模塊，其輸出電流可達(dá)15A露惑。該系列電源模塊的引腳兼容组伐，使用方法也一致，便于替換呛靡。

　　PTH05010電源模塊主要特性包括：輸入電壓范圍4.5～5.5V硕帖，輸出電壓0.8～3.6V，開關(guān)頻率275～325kHz铅鲤，最大穩(wěn)壓誤差±2%划提，最高轉(zhuǎn)換效率96% （不同電壓輸出時(shí)的效率不同枫弟，如輸出1.2V時(shí)效率為88%，輸出3.3V時(shí)效率為95%） 。

　　TPS3808是TI公司的一款具有低靜態(tài)電流地混、可編程延遲的監(jiān)控電路痘番。主要電器參數(shù)包括：輸入電壓范圍1.8～6.5V，上電復(fù)位可調(diào)整延遲時(shí)間1.25ms～10s韩容，典型靜態(tài)電流2.4μA，高精度門限0.5%唐瀑。

　　典型應(yīng)用

　　PTH05010的典型應(yīng)用電路如圖1所示群凶。

　　從圖1中可以看出PTH05010所需的外圍器件很少，只需要三個(gè)器件即可工作哄辣，這就使得電路設(shè)計(jì)變得十分簡單请梢。其中輸入輸出分別有一個(gè)濾波電容，其標(biāo)稱值為最小推薦電容力穗，也可再并聯(lián)其他電容來進(jìn)一步改善濾波效果笋棵，電阻是用來調(diào)節(jié)輸出電壓的，其計(jì)算公式如下褪鸳。

　　因?yàn)檩敵鲭妷簝H由這一個(gè)電阻決定蛾岳，所以要想保持輸出穩(wěn)定可靠，此電阻最好為高精度電阻揣响，而且應(yīng)該有較好的溫度穩(wěn)定度吗屏，否則阻值隨溫度變化而變化就會造成輸出電壓不穩(wěn)定，溫度穩(wěn)定度最好在100ppm/℃以上礼猪。

　　圖1中2引腳VIN為輸入電壓菱戒，一般為5V;3引腳Inhibit可以關(guān)閉輸出電壓，通常做懸空處理;5引腳Vo Sense可以與輸出電壓引腳VOUT相連來補(bǔ)償電源模塊與負(fù)載間的壓降硅盹，也可做懸空處理慧跋。8引腳Track可自動跟蹤定序，輸入上電20ms后該引腳有效又竞，該引腳可保證不同模塊在同一個(gè)驅(qū)動電壓的作用下同時(shí)輸出電壓械兽。該引腳可使輸出電壓隨該引腳電壓變化而變化，如果該引腳電壓高于設(shè)定的輸出電壓咸唇，輸出電壓輸出設(shè)定值呈驶。9引腳Margin Down和10引腳Margin Up，這兩個(gè)引腳如果與地相連可分別使輸出電壓降低或升高5%疫鹊，可用于微調(diào)輸出電壓袖瞻，不用時(shí)可以懸空。

　　TPS3808的典型應(yīng)用電路如圖2所示拆吆。

　　在圖2中聋迎，當(dāng)TPS3808的SENSE引腳電壓低于門限電壓或MR有效時(shí)脂矫，RESET引腳輸出復(fù)位信號，CT引腳用來設(shè)定復(fù)位延遲時(shí)間霉晕，若懸空延遲時(shí)間為20ms庭再，通過電阻連接至VDD則延遲時(shí)間為300ms，也可通過電容接地牺堰，根據(jù)電容值的不同可將延遲時(shí)間設(shè)定為 1.25ms～10s拄轻，電容值的計(jì)算公式如下。

　　TPS3808G12和 TPS3808G33的門限電壓分別為1.12V和3.07V伟葫，所以當(dāng)1.2V或3.3V輸入電壓分別低于1.12V或3.07V時(shí)恨搓，DSP就會收到復(fù)位信號，從而對電路進(jìn)行了保護(hù)篱瀑。

　　電路設(shè)計(jì)

　　圖3是完整的電源設(shè)計(jì)原理圖，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分簡單椅砸，兩片PTH05010分別輸出3.3V和1.2V直流電壓送县，TPS3808G50的復(fù)位引腳與兩個(gè)電源模塊的Track引腳相連，在系統(tǒng)上電時(shí)保證了兩個(gè)模塊能夠同時(shí)輸出電壓嫡服。由于TPS3808G50的門限電平為4.65V桌偎，所以當(dāng)輸出電壓低于4.65V時(shí)，TPS3808G50也會輸出復(fù)位信號伴竹，從而實(shí)現(xiàn)了電路保護(hù)徊岂。同時(shí)在TPS3808G50的MR引腳接了按鍵開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)人工復(fù)位报叁。
　　

　　該電路在輸出端加了穩(wěn)壓管和磁珠田漓，用于保護(hù)電路、改善紋波及降低干擾付找。之所以在每個(gè)電源模塊的輸出端都串聯(lián)了兩個(gè)并行磁珠歧胃，是考慮到電流較大，多個(gè)磁珠并聯(lián)可以進(jìn)行分流艰争，此外磁珠可抑制電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾坏瞄，還具有吸收靜電脈沖的能力。Margin Down和Margin Up引腳都引到了排針上甩卓，方便進(jìn)行電壓微調(diào)鸠匀。用來調(diào)整輸出電壓的電阻R1和R2采用 0.1W、1%精度的電阻逾柿，其溫度穩(wěn)定度不低于100ppm/℃缀棍，PCB布板時(shí)盡量靠近電源模塊放置，一定注意不要給該電阻并聯(lián)電容机错，否則會影響電源模塊的穩(wěn)定性睦柴。

　　該電路經(jīng)過長期使用诽凌，性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠坦敌，而電路設(shè)計(jì)簡單侣诵，十分適合需要較大工作電流的電路板電源設(shè)計(jì)。但該款電源相對于一般的線性電源價(jià)格比較昂貴狱窘，所以如果需要的電流不大杜顺，就沒必要選用該款電源。

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