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讨论:FPGA供电电源芯片的选择?

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楼主
woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 10:01 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
沙发
woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 10:03 | 只看该作者
我做的一块开发板上FPGA的内核供电是通过一个LDO芯片进行供电的,最近发现其他室的一个同事用了开关电源芯片给FPGA内核电压供电,请大家讨论一下啊

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板凳
woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 10:13 | 只看该作者
异步机ECU系统中的电源模块采用了LDO芯片。

1 LDO特点
低压差线性稳压器(LDO)是新一代的集成电路稳压器,它与三端稳压器最大的不同点是,LDO是一个自功耗很低的微型片上系统(SOC)。LDO按其静态耗电流来分,可分为OmniPower、MicroPower 、NanoPower三种产品,OmniPower LDO的静态电流在100uA~1mA之间,MicroPower LDO的静态电流在10uA~100uA之间,NanoPower LDO的静态电流小于10uA,通常只有1uA。

    OmniPower LDO是一种静态电流梢大但性能优于三端稳压器的新型线性稳压器,适用于使用AC/DC固定电源的所有电子产品,因其需求量大,生产量大,而生产成本极低,价格十分便宜;MicroPower LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器,它具有极低的自有噪音和较高的电源纹波抑制(PSRR),具有快捷的使能控制功能,给它一个高(或者低)的电平可使它进入工作状态或睡眠状态,具有最好的性能/功率比,在需要低噪音的手机电源中必然使用;NanoPower LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器,具有极低的静态电流,稳压十分精确,最适用于需要节电的手提电子、电器产品。

2  LDO的结构
LDO的结构是一个微型的片上系统,它由作电流主通道具有极低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过热保护、精密基准源、差分放大器、延迟器和POK(Power OK) MOSFET等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成。

POK是新一代LDO都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能,也有称之为Power good即“电源好”。



3 LDO的效率
LDO 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。 LDO是一个降压型的DC/DC 转换器,因此Vin > Vout,它的工作效率:

LDO的工作效率一般在60~75%之间,静态电流小的效率会好一些。

4 LDO的选择
当所设计的电路对分路电源有以下要求:

1. 高的噪音和纹波抑制;

2. 占用PCB板面积小,如手机等手持电子产品;

3. 电路电源不允许使用电感器,如手机;

4. 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;

5. 要求稳压器低压降,自身功耗低;

6. 要求线路成本低和方案简单;

此时,选用LDO是最恰当的选择,同时满足产品设计的各种要求。

5 LDO应用
   LDO的应用电路十分简单方便,它工作时仅需要二个作输入、输出电压退耦降噪的陶瓷电容器。

   Vin和Vout的输入和输出滤波电容器应当选用宽范围、低等效串联电阻(ESR)、低价陶瓷电容器,使LDO在零到满负荷的全部量程范围内具有良好的稳压效果。一些LDO有一个“Bypass”管脚,由它连接一个小的电容器,可以进一步降低噪音。

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地板
woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 10:17 | 只看该作者
低压差线性稳压器相对常用的三端稳压器具有更高的性能,PCB面积占用和功耗很低。相对开关电源比较而言,具有较好的EMC性能。综上几个原因考虑,异步机ECU系统中的电源模块采用了LDO芯片。

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woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 10:48 | 只看该作者
开关电源的优缺点:
一、主要优点:体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20~30%)、效率高(为60~70%,而线性电源只有30~40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。二、主要缺点:逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有的干扰。的屏蔽及接地。开关电源用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所的一组或多组电压!转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路

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ifpga| | 2011-10-29 12:10 | 只看该作者
ldo的纹波相对要小一些,但其功耗较大
因此,如果你的板子电流不大,可以使用LDO,便宜纹波小
但是,如果板子电流较大,比如外扩了DDRII,则还是要用DC-DC,不然你会发现你的板子发热的厉害

当然,如果功耗要求较高,也可以考率使用DC-DC,其效率相对较高

个人看法,仅供参考:)

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woshidashitou|  楼主 | 2011-10-29 14:09 | 只看该作者
6# ifpga
好的,谢谢!比较实用的建议!

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GoldSunMonkey| | 2011-10-29 14:19 | 只看该作者
电源选择我不太懂,帮忙顶了

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wahahaabc| | 2011-11-1 15:08 | 只看该作者
6# ifpga
同感

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lelee007| | 2011-11-1 19:39 | 只看该作者
大容量的FPGA直接上模块吧,嘿嘿,十几安甚至几十安的电流,DC-DC也不好选啦

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McuPlayer| | 2012-5-15 23:20 | 只看该作者
相对IO驱动电源,内核是个耗电大户

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jakfens| | 2012-5-16 08:56 | 只看该作者
呃 我还以为FPGA的电流和MCU的一样呢 FPGA电流要十几安啊

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jakfens| | 2012-5-16 08:58 | 只看该作者
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dan_xb| | 2012-5-16 09:59 | 只看该作者
FPGA 的电流以设计的不同而不同,对于特别大的器件,是可能达到20A的,但是其实还是比较少见。
FPGA 的功耗有估算的工具,ISE里面可以做,也有单独的工具可以做 http://www.xilinx.com/products/technology/power/index.htm
现在即使是低功耗的FPGA,也很少有人用LDO了,因为DC-DC的能量利用率更高,并且数字器件对纹波不敏感

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hawksabre| | 2012-9-4 19:57 | 只看该作者
电源选择建议使用开关电源   但干扰问题一定要处理好   主要针对功耗较大的板子   使用开关电源   如果要求不严   用LM317或7805等三端稳压芯片搭一个线性电源电路   也可以   哈哈

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pontiff| | 2012-9-7 17:58 | 只看该作者
只要能解决纹波问题而且成本过得去的话,还是DCDC比较好。
DCDC效率高,一般没有散热问题;而LDO通常效率都低于70%,会有大量的热量需要散发出去,如果处理不好,可能影响板子的正常工作。
另外DCDC的功率可以做得很大,但LDO一般才几瓦。
我经手的设计基本上DCDC了,LDO基本上就用像7805这种大路货了,包括FPGA核心电压也是一个DCDC搞定的。
TI还有X和A两家FPGA电源的解决方案,可以参考一下。不过我没有用,比较贵感觉。

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GoldSunMonkey| | 2012-9-7 18:08 | 只看该作者
翻旧贴?

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梅花望青竹| | 2012-9-8 09:05 | 只看该作者
选择个电流较大的,稳压型好的,ti的产品就不错!

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avp1214| | 2014-9-4 23:20 | 只看该作者
学习了  谢谢

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20
drentsi| | 2014-9-5 10:42 | 只看该作者
现在用上三相DCDC了,100多A的
功率上A的FPGA要用DCDC,不要用LDO,LDO负载调整率不够,容易造成不稳定
纹波问题,取决于与布局和电源退藕设计,而且FPGA对纹波不是很敏感,用高频DCDC远好于LDO

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