【我与WEBENCH】FPGA电源设计之初体验

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半年前做了一个FPGA项目，用的是Xilinx的Spartan-3A系列的XC3S200A，FBGA320封装，此FPGA有4个BANK，可IO独立供电，1个内核VCCINT，1个辅助供电电压VCCAUX，项目中4个BANK的电平都是3.3V，所以使用了共同的电源，VCCINT必须是1.2V，VCCAUX为2.5V或者3.3V，考虑到功耗问题，实际选择了2.5V供电。项目中可用电源只有5V，所以这3路电压必须采用电源芯片设计，由于FPGA需要工作在高速频率下，具有一定的功耗，在当初设计时根据经验采用了3颗低压差线性调压器来给其供电。分别是AMS1117-3.3（5V转3.3V），AMS1117-2.5（5V转2.5V），FAN1112（3.3V转1.2V），使用中并没出现大的问题，只是偶尔有FPGA被烧的现象，原因并没找到，后来怀疑和电源上电时序有关，因为在这个方案中没有采用电源管理芯片，1.2V是由3.3V转来的，导致FPGA内核上电迟于IO上电，存在一定的隐患。虽然Spartan-3A资料上对于VCCIO，VCCINT，VCCAUX上电顺序没有要求，但是一般认为内核上电先于IO更加安全。




偶然的机会发现WEBENCH可以提供便捷的电源设计方案，并且有针对FPGA电源设计的，所以尝试了一下，下面就是针对XC3S200A的设计方法和步骤:
选择FPGA



找到XC3S200A器件，输入电源要求


配置电源
1个VCCINT，1个VCCAUX，4个VCCIO

选择解决方案，在这里我们选择了第二种更加经济的方案，整体效率并没降低多少


给出了3路独立电压的设计方案，可以看出每种方案的细节


最后生成方案文档供设计使用


从整个流程可以看出webench设计非常的便捷有效，省时省力，结构清晰，而且在效率能耗方面给出了很详细的数据，另一方面，由于器件选用的都是品牌，价格就比原方案略高了，不过实际使用中通过一些替代元器件完全可以把价格降低不少，还有一些元器件电阻电容封装太小，不利于手工焊接，在调试阶段可以先换成大封装，等产品成熟了量产时候再减小PCB面积。总之，webench提供给了我们电子工程师一个很好的设计方法，也非常实用，我认为结合webench和实际经验，能设计出最为完美的电路方案。
WebenchReportsServlet.pdf (184.47 KB, 下载次数: 6)

2014-1-13 16:03 上传

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