XILINX公司XC6SLX150电源方案对比

winthony_301075 · TA的每日心情 开心 2013-12-20 17:04

本帖最后由 winthony 于 2013-8-12 12:16 编辑

积极参加论坛活动，我先来抛砖引玉，发一篇SPRATAN6的电源方案对比。这块板子是年初做完的设计和制板验证，现在已经应用在项目中，发挥着它的作用。整板以FPGA为核心，5V外接电源输入，板上电源比较简单，有3.3V，2.5V，1.8V和1.2V几种。提炼整板电源方案如下：

由于当时项目时间比较紧，并没有对电源部分做充分的评估，而是选用了原来项目中使用过的TI电源模块，TPS05050W。这款电源模块的最大输出电流能达到6A，同时通过简单的外接反馈电阻的方式就能方便的调整输出电压范围从0.8V到3.6V，非常方便。而且整个模块的转换效率能达到百分之九十五。缺点也比较明显，那就是占用的面积很大，电源冗余量较大。奇怪的是在TI的网站上已经搜索不到这款电源模块的资料，不知道是不是早已停产了。下面是我用webench按照实际的电源需求设计的电源供电方案。

首先进入webench设计工具页面，选择正确的FPGA

型号。

图中红圈部分可以看到，选择不同的FPGA型号以后，右下角部分会有整个FPGA的电源需求选项。精确到每个BANK，我们可以对不同的BANK调整供电电压，非常方便。按照实际使用情况修改BANK供电电压后，再继续添加外设所需的供电。分别为，[url=mailto:1.8V@0.5A，2.5V@0.5A，3.3V@0.8A]1.8V@0.5A，2.5V@0.5A，3.3V@0.8A[/url]。添加好后，选择了右上角的偏好模块方案以后，提交方案要求。等待一会儿就可以看到webench的设计结果了。

结果出来后，确实出乎我的意料。四路电源方案被分成了八路，不明白为什么webench没有把相同电压的几路电源合并起来，而是都独立开。

无论我怎么调整优化调校按钮，改变的只是芯片选型，并不能减少电源数量，好吧，我放弃，进入下一步检视项目细节。右下角可以修改具体每一路选用的电源芯片，后面都有相关的参数，效率，面积等等。

简单比较了一下，基本上可选的替代方案都是同类芯片，面积成本相差都不会太大，因此我并没有采用替换电路，而是选用了webench默认选择的芯片。一切OK，创建项目，就可以看到整体的设计结果了。

应该说webench设计的很用心，各方面的细节都会考虑到。连原理图都可以方便的生成各种CAD版本，方便参考。同时也附上了材料清单，清晰的写清楚需要选用的器件和公司。这样采购也能省去很多麻烦。项目生成的报告就有四十多页，包含了整个电源方案的方方面面，每一款电源芯片都有详细的仿真结果。

最后整体比较一下。

Webench设计方案原有电源方案

效率 90.447% 95%（模块效率）

面积 1.86Kmm2 3.5Kmm2以上

成本 29．14美金 35美金左右

通过比较能清晰的看出来，在面积和成本方面webench设计的电源方案完胜，只是在效率方面比电源模块的效率稍低。采用电源模块的好处就是设计简单，输出可靠，但是面积占用明显，电源部分就占了整板四分之一的面积。Webench的设计把供电细化，分成不同的部分分别供电，面积和效率控制的很好。同时方便设计的灵活度，在布板的时候空间更好利用。以后的项目一定会考虑使用webench来设计电源方案。快速灵活，使用方便。

最后附上webench最终的设计报告。

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