关于电源模块在FPGA电源解决方案中的应用的分线和介绍

FPGA（Field Programmable Gate Array）—— 现场可编程门阵列，一经发明，靠着可编程，灵活性强、开发周期短、并行运算效率高的先天优势在高速数据接口得以应用。

近些年，随着使用最为先进的芯片工艺，凭借其性能的提升，它在通信领域得以迅猛发展，又不断走红于其他市场，如工业网络、工业控制、医疗、人工智能和数据中心等领域。

另外，随着工艺制程的降低，Xilinx由7系列的28nm到最新Versal的7nm，FPGA的生产厂家也逐步降低核心电源的电压，由于集成了更多的逻辑芯片和功能，电流不断上升，电压轨也随之增加，这给电源设计带来了诸多挑战：

更大的电流和更快的动态响应

更准确的电压精度，±3%

上下电的时序需求

更多的电源转换需求与更小面积的矛盾

面对这些挑战，我们的工程师是如何破浪前行，利用MPS的电源模块，设计和优化FPGA电压解决方案的呢？在此次直播中，杨恒博士给我们做了耐心的讲解，并一一列出了MPS 电源模块的优势及其特性：

首先，MPS采用特殊的恒定导通时间控制模式（Constant-on-time control），相比于传统电流模式控制方式，它具备更快的响应速度（最快达4倍），可使用更少的解耦电容来满足±3%的电压偏移要求；

MPS的电源模块均支持单调上升启动，可以调整软启动时间（斜率可调）；

推荐时序控制方法 – MPS的多路输出电源模块MPM54304，内置时序功能，在模块内部自动实现时序，而无需外部时序芯片；对于单路的电源模块，可以外加时序控制器Sequencer来实现上电和下电的时序。   

MPS作为Xilinx的合作伙伴，已在多个参考设计中和Xilinx进行合作，包括：功能强大的Zynq US+ RFSoc Development Kit，Spantan-7 Reference design board SP701，还有更多合作的设计正在进行中。

接下来，我们给小伙伴们讲讲MPS的模块到底有什么不同寻常之处。

MPS模块采用MPS自己的电源芯片，以芯片的封装工艺集成在一个非常小的模块里，MPS的Flip-chip的封装技术可以极大的减小连接阻抗、寄生电感，并减小热阻。

讲了这么多MPS电源模块的好处，总得拿出点真材实料才能说得过去吧。别着急，杨恒博士早就看透了大伙的心思，精心地捧出了大家翘首以盼的 MPS 产品：

MPM3695系列 

专门针对FPGA应用而推出的数字可编程可扩展电源模块，具有可扩展性，能提供更大的输出电流。

MPM54304 

业界第一款多路（4路）输出电源模块，可提供内部时序控制，设计尺寸非常小，已为Sparton-7 提供了一个参考设计，可从MPS直接订购，上板可直接使用。

MPM3632C

CCM模式电源模块产品，适用于高速收发器和敏感的电压轨。

MPM3683-7 

模拟模块，开关频率和电流限及保护功能均可使用电阻实现。

还有几款针对Xilinx推出的参考设计评估板：

在直播的最后环节，杨恒博士还为大家分享了：如何应用电源模块来取代传统的LDO，以用于超低噪声应用？

通常，在传统的设计中，会采用LDO给非常敏感的电压轨供电，但由于LDO的损耗非常大，在电流变大的情况下，损耗会显著增加。在开关模式电源芯片中，电容越多，寄生电感也会越来越多，解耦电容的阻抗也会增加。那么，又该解决这个难题呢？看杨恒博士的解答：

增加第二级LC滤波器

增加一个阻尼支路（Damping Branch）

具体设计方式和更多的详细内容，请观看直播视频，而且在直播中，还给出了此方案与LDO方案的性能及噪声对比，提升效果非常显著。