一、背景描述

板載的二次電源設(shè)計(jì)關(guān)乎單板的正常、可靠工作， 本文主要分享最近遇到的一個(gè)故障，從而提醒大家在板載二次電源設(shè)計(jì)中還需要重點(diǎn)關(guān)注這樣一個(gè)參數(shù)“斜坡時(shí)間Ramp Time”的設(shè)置。

二、故障現(xiàn)象

某交換機(jī)模塊，其核心是基于FPGA K7進(jìn)行了擴(kuò)展，出現(xiàn)了部分模塊上電后偶發(fā)無(wú)法正常啟動(dòng)的情況，偶發(fā)的頻次還比較高，主要兩個(gè)關(guān)鍵信息：1）有模塊上電能一直正常工作，2）問(wèn)題模塊有時(shí)也能上電正常工作。

經(jīng)觀察出故障時(shí)FPGA的FLASH配置狀態(tài)LED，顯示未配置成功，對(duì)FPGA的相關(guān)電源電壓值和紋波進(jìn)行測(cè)量也符合要求。

三、斜坡時(shí)間RampTime引入

1、根據(jù)FPGA的配置手冊(cè)，F(xiàn)PGA配置流程分為8大步驟，第一步是Power-Up，如下圖所示：

2、在FPGA的Power-Up步驟，有如下的注意要求，即使FPGA和BPI flash共享同一個(gè)電源，兩者的響應(yīng)也會(huì)不同時(shí)，因此需要特別關(guān)注FPGA和BPI flash的“上電順序power-on sequence”以及“上電斜坡power-on ramp”。

3、關(guān)于FPGA的上電順序power-on sequence如下圖所示，這塊通常大家都比較注意。

4、關(guān)于FPGA的上電斜坡power-on ramp要求如下圖所示，其中VCCO電源要求斜坡時(shí)間為0.2~50ms之間。

5、上電斜坡power-on ramp的時(shí)間如何設(shè)置？以我們常用的凌特46XX系列舉例，下圖來(lái)自LTM4620的軟啟動(dòng)設(shè)置引腳TRACK的介紹以及軟起動(dòng)ramp時(shí)間的設(shè)置公式，當(dāng)電容選擇為100nF（0.1uF）時(shí)，根據(jù)公式100nF/1.3uA*0.6V=46ms，考慮到電容容值誤差（5%）以及后端容性負(fù)載的差異，ramp斜坡時(shí)間基本上在50ms左右，處于臨界值。

經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量故障模塊的3.3V斜坡時(shí)間（上升沿時(shí)間）確實(shí)為50ms左右。

6、處理器的上電斜坡power-on ramp time示例：

1）P2020手冊(cè)中一方面明確了電源需要在50ms內(nèi)到達(dá)穩(wěn)定值，可以認(rèn)為ramp time＜50ms；另一方面規(guī)定了ramp rate的最大值為3600V/s，換算為ramp time以1V電壓為例，即等于1/3600=0.277ms；則我們認(rèn)為P2020的ramp time在0.277~50ms之間。

2）T2080手冊(cè)中一方面明確了電源需要在75ms內(nèi)到達(dá)穩(wěn)定值，可以認(rèn)為ramp time＜75ms；另一方面規(guī)定了ramp rate的最大值為25V/ms，換算為ramp time以1V電壓為例，即等于1/2500=0.4ms；則我們認(rèn)為T(mén)2080的ramp time在0.4~75ms之間。

四、補(bǔ)充說(shuō)明

1、在板載二次電源設(shè)計(jì)時(shí)，斜坡時(shí)間Ramp Time也很重要，需要特別注意，上升沿太陡峭會(huì)引入過(guò)流保護(hù)、沖擊電流等問(wèn)題，上升沿太緩會(huì)影響各芯片正常工作的先后時(shí)序等問(wèn)題，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)手冊(cè)選擇合適的Ramp Time時(shí)間，通常在5~10ms之間為優(yōu)。

2、對(duì)于電源芯片的選用以及電路設(shè)計(jì)上，關(guān)注Ramp Time的相關(guān)設(shè)置，對(duì)于凌特系列可通過(guò)TRACK引腳上電容大小按公式進(jìn)行調(diào)整，通常可選擇10nF級(jí)別左右。

3、硬件系統(tǒng)的可靠性需要更多精益求精的設(shè)計(jì)。