來源：羅姆半導體社區

當CPU的計算能力接近飽和的時候，FPGA以其優異的計算能力，成了各大廠商選擇的CPU“加速器”，那么，FPGA是什么呢？FPGA是一種提供許多邏輯單元和其他功能(如收發器、PLL和用于復雜處理任務的MAC單元)的器件。FPGA現在變得非常強大，有效地為它們供電是設計的一個重要方面，這一點常常被低估。

本文分析了針對FPGA的電源要求，提供了關于如何將其放在PCB上和放在什么位置的指導，并通過一個設計示例讓讀者熟悉設計步驟，設計當中FPGA所在的系統由12V總線供電，這是來自市電供電SMPS的主輸出。

功耗估算器和電壓要求

FPGA設計的一個重要方面是確定所需電壓要求和每個電壓軌的電流要求。各大FPGA廠商都提供了綜合性計算器來幫助確定這些要求，考慮因素包括器件工作頻率、所用門電路數量以及門電路的切換率。例如，Altera提供了PowerPlay Early Power Estimator，Xilinx提供了XPower Analyzer。

POL和配電系統

核心電壓較低的FPGA需要高電流、高精度和最小紋波。為實現這一目標，去耦電容器的位置應當盡量鄰近FPGA，使去耦通路中的ESR和ESL最小。

另一種合適做法是將POL穩壓器放在盡量鄰近器件的位置，但不影響FPGA的輸入和輸出路徑。更高的工作頻率和控制、驅動器與MOSFET和集成度有助于實現緊湊的布局。小解決方案占位面積允許將穩壓器放在FPGA的近旁，從而改善穩壓器瞬態響應。

在選擇穩壓器時，首要選擇標準之一是所要求的輸入工作電壓。其次應當檢查電流要求。在最終備選器件名單確定后，再對一些特性進行檢查，如工作頻率范圍、低電流模式省電量等，這樣設計人員就能確定最適合應用的器件。

BD95601MUV與BD95602MUV是支持近年來的低電壓大電流電源規格的開關穩壓器控制器IC，不僅效率高、具備多種保護功能，作為需要高精度、高穩定性的FPGA與CPU的電源，還具備最佳的性能。

這些電源IC之所以被用于ROHM與安富利聯合開發的賽靈思7系列FPGA及Zynq?-7000 All Programmable SoC的評估套件Mini-Module Plus 用電源模塊，有幾個關鍵原因。

近年來的高端FPGA電源規格復雜，要求高初始精度、低紋波、高速負載瞬態響應以及啟動時序控制。右圖為上述電源模塊的輸出配置，生成各輸出的開關穩壓器控制器IC與電壓/電流。

所要求的電壓精度因電源的種類而稍有差異，例如假設1V輸出為±3%精度，5V/3.3V等系統電壓通常為±5%精度，因此僅按比率考慮的話，±3%多少有點嚴格，實際的容許電壓當然更小。

3.3V±3% 為 3.3V±99mV相應的1.0V±3% 為 1.0V±30mV

這是包含紋波電壓的精度要求，對開關穩壓器來說是非常嚴苛的條件。即使平均輸出電壓精確到1V，紋波電壓需要在±30mV以內。實際上會產生因負載調整與負載瞬態帶來的輸出電壓變動時，需要為確保基本精度，并盡力抑制紋波電壓。

BD95601MUV與BD95602MUV正是諸多特性均滿足這些FPGA的電源要求的產品。

?可高速瞬態響應的H3Reg? 同步整流降壓型開關穩壓器控制器

?1ch： BD95601MUV、 2ch： BD95602MUV

?最大效率95%以上

?可選擇輕負載模式、連續PWM模式。靜音輕負載模式（BD95602）

?通過可調整的軟啟動功能，降低啟動時的突入電流

?電源正常（Power Good）輸出

?多種保護功能：自動恢復型過電流保護（OCP）、短路保護、過熱保護（TSD）、防止低電壓誤動作（UVLO）

基本上，這兩個產品都既要保持同步整流型降壓控制器的高效，也要保持輕負載模式下，輕負載時的高效。基準電壓支持0.75V/0.7V的低電壓，±1% 的精度比上述±3%的精度要求要好，基本是低紋波。此外，通過ROHM獨有的H3Reg 控制模式，負載瞬態響應可以非常高速。這些特征能使輸出電壓保持高精度和高穩定。

審核編輯黃宇