FPGA电源设计挑战

我将现场可编程门阵列(FPGA)连接到我的DC/DC转换器的输出，现在DC/DC无法启动。当使用示波器观察电路时，我看到图1所示的情形。输出电压未进入调压模式。哪里发生故障了呢?

图1：由于该FPGA具有较高的启动负载和极高的去耦电容，DC/DC转换器无法使其输出电压进入调压模式FPGA对其电源提出了一些独特的挑战。

例如，FPGA供应商通常需要其输入电源拥有数百或甚至数千微法拉(?F)的去耦电容，以便在FPGA产生的瞬变的不同频率之间维持FPGA电源电压所需的调节，并减少电源电压上的纹波。许多FPGA还需要具有特定的启动时间(不要太快，也不要太慢)和启动单调性(VOUT在无任何向下移动的直线上达到其设定值)。

除FPGA相关的设计挑战外，越来越多的FPGA设计人员还必须为其FPGA设计电源。作为FPGA专家，许多设计师在电源设计方面没有经验，因此需要一款极其简易的电源，而电源模块就是一个很好的选择。电源模块通过集成许多或全部所需的无源组件来实现简易性。选择的组件数量越少，设计的速度就越快，也就越简单。控制环路补偿是首先要集成到电源模块中的一项功能，但它会限制设计的稳定范围，而使用大量电容后，内部补偿的电源模块可能会失去稳定性。有关稳定性的指导，请查阅器件数据表和应用说明。在TI许多TPS82xxx电源模块中使用的DCS控制拓扑结构非常稳定，并支持各种输出电容。电源模块非常小，意味着其使用的引脚较少。

引脚数量少意味着器件更简单，功能也偏少。电源模块通常集成的另一项功能软启动(SS)时间。此时间设置在某些电源模块内部，如TPS82085，但可使用其他电源模块上的电容器(如TPS82130)进行编程。通常需要具有一个可编程启动时间才能满足特定的启动时间要求，而且有了该时间也非常有助于启动与所有电容连接的电源模块。