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Flex 电源模块选择指南
介绍
任何电路设计师都会告诉你，性能和灵活性等因素对于现代电子设计的诸多成功方面至关重要。Flex 电源模块深知，虽然微控制器等软件驱动设备在许多情况下都能满足需求，但也有许多应用需要硬件级方案才能达到所需的性能。因此，现场可编程门阵列 (FPGA) 变得非常流行，但问题在于——它们的电源需求可能相当复杂。值得庆幸的是，正如越来越多的设计工程师所发现的那样，采用最新的负载点 (PoL) 转换器可以解决这个问题。.
FPGA 相较于定制设计的 ASIC 的优势已得到充分论证，包括成本更低、尺寸范围更广以及电路可重构性。但另一方面，FPGA 对电源解决方案的要求也很高。那么，究竟要达到怎样的先进程度呢？我们了解到，在某些情况下，电源模块需要提供多达 10 个独立的电源轨，并支持‘动态’电压重构。.
许多FPGA都配备了需要‘动态’重新配置I/O电压的收发器，这意味着电源系统必须支持软件配置。尽管此处电流相对较低，但FPGA在高电流下实现可配置内核电压的需求日益增长，这促进了动态管理能耗技术的应用。这一发展趋势要求主电源轨也必须支持配置，这给设计人员带来了新的挑战，通常被称为自适应电压调节（AVS）。.
用于FPGA的PoL转换器是有意义的。
FPGA 的功耗通常由静态功耗和动态功耗两部分组成，此外，收发器或 I/O 等部分还有特定的功耗需求。我们可以进一步分析：静态功耗主要来源于偏置电流和漏电流的组合，而动态功耗则很大程度上取决于具体的电路设计或应用、I/O 部分的配置以及所选的时钟频率。.
我们从经验中得知，低电压是一个特别棘手的问题。FPGA核心逻辑所需的电压范围低于1伏，这会导致高电流。反过来，这会造成很大的损耗，而且正如您所料，系统会产生过多的热量。.
那么我们还面临哪些挑战呢？简而言之，相当多。例如，对多个电压轨进行顺序控制可能相当困难，满足上电时的最小和最大上升时间要求也是如此。此外，FPGA 对电压误差的容忍度很低，这就要求电源电压必须具有严格的容差，从而增加项目的复杂性和成本。.
非隔离式直流/直流负载点转换器来救场
尽管面临诸多难题和障碍，但令人欣喜的是，最新的数字控制非隔离式DC/DC负载点转换器提供了成功实施所需的诸多功能。在常见的FPGA应用场景中，通常首先上升的是内部核心电压，其次是I/O电压轨，最后是辅助电压轨。通过为每个电压轨部署独立的PoL模块，可以根据FPGA的规格配置时延。.
为了展示这项技术的强大之处，我们 Flex 电源模块团队最近确定，仅使用我们三种类型的 PoL 模块即可满足 AMD-Xilinx Virtex Ultrascale+ VCXU13P FPGA 的大部分电源需求。.
首先，使用Flex高性能晶体管提供约100A、0.85V的主核心电压。 BMR467 DC/DC PoL转换器，在0.6V至1.8V的电压范围内可提供高达120A的输出电流，因此即使对于V型FPGA，也能轻松满足其要求。低的 V 版本ccint 运行电压为 0.72 V。其尺寸仅为 50.8 毫米 x 19.05 毫米 x 10.4 毫米，因此可以轻松放置在 FPGA 附近，从而最大限度地减少大电流走线的长度。.
解决方案中还包括我们的 BMR461 和 BMR4696001 PoL转换器。值得注意的是，后者可以配置为单输出或双输出应用，这意味着单个器件可以处理两个不同的FPGA电压轨，从而节省成本和电路板面积。.
我们的数字型 PoL 产品系列集成了输出电压编程功能，支持 0.6V 至 5.5V 的内核和 I/O 电压。此外，内置的 PMBus 电压调节功能可帮助设计人员显著降低能耗。.
我们还应指出，我们的智能 PoL 基于具有快速瞬态响应的控制回路，使其能够完美应对 FPGA 应用中常见的负载波动。控制回路参数可以进行数字化配置，并且某些器件还提供动态补偿功能。.
电源设计软件可实现优化
那些希望最大限度地发挥我们高功率密度、高效率 PoL 模块（以及 FPGA 设计）潜力的用户，一定会从采用以下方案中受益： 伟创力电源设计器 该软件是一款面向电子工程师的免费设计工具。所有 PoL 参数均可通过该软件进行配置，它还能监控功率模块并生成重要参数（例如温度随时间变化的曲线图）。事实上，我们在最近的升级中引入了热仿真功能，这对于此类软件而言是一项独特的功能。.
最终，随着最新 PoL 转换器和相关软件的出现，为最新 FPGA（具有复杂的多轨要求、时序要求和高功率水平）设计电源解决方案，远没有以前那么令人生畏了。.
下一代 Flex 电源设计器将包含一个适用于 AMD-Xilinx FPGA 的参考设计工具，该工具能够自动为每个电源轨推荐合适的器件。导入 AMD-Xilinx 功耗估算文件后，这些推荐的器件将根据成本或性能进行优化。此外，该设计器还将提供基于 AMD-Xilinx 负载的设计功能，以便根据 AMD-Xilinx FPGA 的需求，更轻松、更准确地进行负载仿真。.
更新：您可以观看近期关于此功能的网络研讨会。 这里
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