跟着工艺技术的开展与市场需求，超大规划、高速、低功耗的新式现场可编程逻辑器材(FPGA)不断推出，给电路规划带来极大的便利。在选用大规划FPGA的开发体系中，供电模块的规划将直接影响到体系的安稳性，因而规划出高效、安稳的供电模块显得尤为重要。本文以可扩展网络交流调度体系的FPGA验证渠道为例，介绍FPGA供电模块的规划办法。
现在，FPGA、DSP等芯片的电源供电计划主要有三种：低压差线性稳压器(LDO)、电源模块和开关稳压电源。其间选用集成FET的称为DC/DC调整器，选用非集成FET的称为DC/DC操控器。
LDO的基本原理是依据负载电阻的改变状况调理本身的内阻，然后确保稳压器输出端的电压不变，因而LDO只适用于降压改换。其详细效果与输入/输出电压比有关，改换功率能够简略地看作输出与输入电压之比。因为选用线性调理原理，瞬态特性好。LDO本质上没有输出纹波，但跟着LDO的输入/输出电压不同增大或许输出电流添加，LDO的发热比会成份额增大，所以在散热操控方面要求很高。LDO稳压器为电流输出要求较低的使用供给了体积小且廉价的解决计划。
DC/DC调整器利用了磁场储能，不管升压、降压或是两者一起进行，都能够完成恰当高的改换功率。因为改换功率高，因而发热很小，散热处理得以简化，所以DC/DC调整器一般不再需求附加一个本钱较高、面积较大的散热器。考虑到DC/DC调整器集成有FET，使用时只需外接一个电感和必不可少的输入电容和输出电容，故能够使整个解决计划的空间利用率大大提高，特别关于需求大电流的FPGA来说十分抱负。因为是开关稳压器电源，与LDO比较，DC/DC 调整器输出纹波电压较大、瞬时恢复时刻较慢、简单发生电磁搅扰(EMI)。要获得低纹波、低EMI、低噪声的电源，关键在于电路规划，特别是输入/输出电容、输出电感的挑选和布局。DC/DC调整器占用面积较大。
DC/DC操控器和DC/DC调整器的不同主要是没有内置的FET。因而，规划者能够选用有特定导通电阻的外接FET晶体管，并依据使用的需求调整电流，使规划具有很大的灵活性，这在需求十几乃至几十安培电流的特大规划FPGA开发体系中十分有用。与DC/DC调整器比较，选用这种计划规划，既要挑选恰当的输入电容/输出电容、输出电感，又要挑选符合要求的FET，添加了规划难度和总本钱。此外，因为FET外置，占用空间也相对较大。
电源模块从原理上来说是个开关稳压器，所以它的功率十分高。相关于一般开关稳压器，它的集成度更高，因而外围只需求一个输入电容和一个输出电容即可作业，规划简洁，合适要求开发周期十分短的使用。它一般以可插拔的方式给出。因为电源模块上集成了简直一切能够集成的东西，灵活性相对较差，价格也相对较高。
器材选型与功用介绍
本文中的交流调度体系的FPGA验证渠道选用4片Xilinx VirtexII FPGA作为网络包调度器完成可扩展的交流调度功用，其间VirtexII的中心电压VCCINT为1.5V，辅佐电压VCCAUX和输出驱动电压 VCCO均为3.3V。因为需求对4片FPGA供电，电源板面积较大。为了调试便利，对整个供电电路选用独自规划制板，依据器材和体系的要求，本规划选用 DC/DC调整器计划。
选用DC/DC调整器的供电计划虽然有多种，但考虑到每个供电模块需求对两片FPGA供电，并且经过仿真估算出的每片FPGA的最大电流为2A左右，加上必定的裕量，因而需求单个供电模块最大能够供给6A左右的电流。
TPS54610是TI公司专门为DSP、ASIC和FPGA等多芯片体系供电而规划的一款低电压输入、大电流输出的同步降压DC/DC调整器，内含 30MΩ、12A峰值电流的MOSFET开关管，最大可输出6A电流。输出电压从0.9V到3.3V可调，差错率为1%。开关频率可固定在350kHz或 550kHz,也能够在280kHz到700kHz之间调整。别的，它还具有限流电路、低压闭锁电路和过热关断电路。并且TPS54610的集成化规划又减少了元件数量和体积，因而，可广泛用于低电压输入、大电流输出的涣散电源体系中。经过剖析，选用两片TPS54610为两片FPGA供电的计划。
TPS54610选用28脚TSSOP封装，其引脚摆放如图1所示。各引脚功用如下：
·AGND(1脚)：模仿地。
·VSENSE(2脚)：差错扩大反应输入，经过补偿网络/输出分压器衔接输出电压。
·COMP(3脚)：差错扩大器输出，COMP脚与VSENSE脚间应接频率补偿电路。
·PWRGD(4脚)：当VSENSE端的电压高于Vref的90%时，输出为高，否则为低。
·BOOT(5脚)：自举电路输出，在BOOT脚和PH脚之间应衔接0.022μF～0.1μF的电容。
·PH(6～14脚)：相输出，功率MOSFET高低端与输出电感的衔接点。
·PGND(15～19脚)：电源地，使用时应与AGND单点衔接。
·VIN(20～24脚)：电源输入，与PGND间应衔接10μF的电容。
·VBIAS(25脚)：内部偏压调理，与AGND引脚间应接一个0.1μF～1μF的陶瓷电容。
·SS/ENA(26脚)：软启动/输入输出使能端，可供给操控器答应作业逻辑信号。 该脚的另一个功用是经过外接电容设置软启动时刻。
