FPGA的那些事之电源设计要求

本文以7系列的XC7K325T进行介绍，首先看看FPGA的电源主要由核电VCCINT，block RAM供电VCCBRAM，辅助电压VCCAUX和VCCAUX_IO，IO电压VCCO，高速GTX接口电压VMGTAVCC，VMGTAVTT，VMGTVCCAUX，VMGTAVTTRCAL等电压组成，具体如下图1所示。在设计采用典型设计即可，需要注意的VCCO里面分为HR bank电压和HP bank电压，其中HR bank电压一般为3.3V设计，但是遇到网络接口时一般设计为2.5V；HP为高速bank，常常用于ddr设计，电压为1.5V，后面会一章专门讲到DDR设计方面的内容。高速GTX接口电压VMGTAVCC，VMGTAVTT，VMGTVCCAUX，VMGTAVTTRCAL分别按照为1.05V，1.2V，1.8V，1.2V进行设计。需要注意的是，如果咱们使用的GTX中QPLL的时钟速率没有超过10.3125GHZ时，VMGTAVCC和VCCINT电压可以一致。

 

 上面讲了电压的分类，接下来讲一下各个电压电流要求，对于我们电源设计非常重要，通过下图2我们可以查找FPGA的上电各个电压电流要求，以XC7K325T为例，通过手册查询到ICCINTQ，ICCAUXQ，ICCOQ，ICCOAUXIOQ，ICCBRAMQ的电流值，并根据下图计算各个电压的需要的电流值，在计算电流

前面讲了电源电压分类和上电电流要求，接下来讲一下各电压上电顺序要求，具体如下：

（1）VCCINT  VCCBRAM  VCCAUX  VCCAUX_IO  VCCO ；

（2）VMGTAVCC  VMGTAVTT  VMGTAVTTRCAL  VMGTVCCAUX。

在上电顺序满足要求的情况下，电压的上电斜坡时间必须满足下图3中的要求，所有电源电压斜坡时间在0.2ms~50ms之间，超过此时间FPGA启动异常。需要说明一下，这里说的是斜坡时间不是说所有电源电压的在50ms之内输出完成。

 

输出时要考虑上电浪涌会造成电流变大的，所以在选择电源电流输出留有较大裕量。本文以7系列FPGA举例说明电源设计要求，这些都是我们在看看FPGA技术手册常常关注的设计点，有了这些知识点，再设计自己的电源电路部分或者参考别人设计的电源电路时，就知道怎么去考虑，怎么去理解别人设计的电路，才能够设计出稳定可靠的FPGA供电电源，从而避免在FPGA高低试验过程中 ，因为电源设计问题造成FPGA工作不正常的情况。