</a>LM201xx" title="LM201xx">LM201xx" title="LM201xx">LM201xx PowerWise®同步降壓穩(wěn)壓器是特性豐富的產 品，能提供高達5A的連續(xù)輸出電流。該系列器件在輸入電 壓為2.95V至5.5V的范圍內工作，能將輸出電壓轉化到低達 0.8V。集成的低源漏導通電阻（RDSon）的FET能為FPGA 所需的多電源軌提供非常有效的電源解決方案。所有器件都 以電流模式控制，提供卓越的線路穩(wěn)壓和負載瞬態(tài)響應，并 且僅需要兩個外置補償元件。它們的特性包括精密使能、軟 啟動、跟蹤、欠壓閉鎖（UVLO）、過壓保護（OVP）、過 溫保護和好電源信號（PGOOD）。可用一個電容和軟啟動 引腳來控制啟動浪涌電流，或采用一個外置電壓源來跟蹤或 調節(jié)多個電源的時序。所有器件無需放電便可進入預置的 輸出狀態(tài)，而且器件都具有二極管仿真模式，能在輕載時 獲得更高效率。系列中的器件由輸出電流能力（3A，4A和 5A），工作頻率（500 kHz，1 MHz和1.5 MHz）和同步模 式（自由運行、同步輸入、同步輸出和外置電阻調節(jié)）來區(qū) 分。根據(jù)FPGA設計的電源需求，能將器件進行適當組合以 產生一種小型高效和完整的解決方案。

FPGA電源要求

    當前在市場上有幾種高性能FPGA，例如Xilinx的Virtex 和Spartan系列，和 Altera的 Cyclone 和Stratix系列。這些器 件都要求多個電源軌，包括FPGA內核、I/O、以及為時鐘、 PLL、收發(fā)器和其它電路供電的附加電源軌。目前FPGA的 內核電壓可低至0.9V，對這種電源軌的電流要求在極大程度 上取決于FPGA的應用。FPGA制造商提供了電源估算軟件， 幫助用戶根據(jù)設計的性能要求來確定其電源需求。I/O電源軌 也有苛刻的電源要求，其取決于FPGA設計中采用的I/O寄存 器的數(shù)目。大多數(shù)最新的FPGA都有內置的POR電路，可以 省略對電源軌時序的要求。選擇FPGA時，為特定的上電時 序確定輸入浪涌電流，而其他則需要對軌電壓排序以避免啟 動問題或閉鎖故障。FPGA電源軌要求的啟動時間在最快為 100-200 us，最慢為50-100 ms的范圍內變化。

FPGA電源設計的實例

圖1. FPGA電源設計的實例

     為了明了起見，F(xiàn)PGA電源設計的框圖實例如圖1所示。這個設計的特點是，一個LM20145提供1.1V的內核電壓，能傳送高達5A的電流，另一個LM20154提供I/O電壓，任選為1.8V，并能傳送高達4A的電流，以及一個LM20133提供2.5V輔助電源軌，電流3A。輸出軌電壓能在溫度范圍內以1.5%的精度穩(wěn)壓，也能通過輸出和FB引腳之間的電阻分壓器容易地縮放。所有器件均采用纖薄的焊盤外露的TSSOP-16封裝，可應用在緊湊型電源設計中。此外，它們都是引腳兼容的，所以僅需選擇該系列中不同的器件，就可很容易地縮放輸出電流性能，來符合FPGA設計的電源要求。

圖2. 基于LM20134/LM20154（異相）和LM20154/LM20154（同相）降壓穩(wěn)壓器的輸入電容電流比較
 

設計特性

    這種設計中突出的特性之一是提供了許多有用的頻率同步選項。LM20145具有電阻可調頻率，對其調諧可將開關噪聲保持在特定的頻譜之間。LM20133是一個同步輸入器件，將其與外置時鐘信號同步可得到相同的效果。本例中,將LM20133同步到LM20154的同步輸出信號，帶來的額外益處是將兩個器件同步且為180°異相。這將減少輸入電源上的輸入紋波電流，因而能降低對輸入電容的要求。圖2為采用異相轉換器降低輸入紋波電流的例子。

    所有的器件都具有圖3 所示的靈活的時序選項。在設計例子中，采用SS引腳以及電阻分壓器來跟蹤LM20145的I/O軌電壓。這種類型的時序，被稱之為同時順序，能使兩個電源軌之間的電壓差最小，從而消除了兩個電源軌之間的寄生傳導路徑。在LM20133上的精確EN引腳使其能依此被LM20154用I/O電源軌的分壓器進行時序設定。其它的時序設定方法包括將器件的PGOOD引腳連至別的器件的EN引腳。在這種情況下，當?shù)谝粋€器件的輸出到達其最終值的94%（典型值）時，即使能第二個器件。

圖3. 多個時序選項

結論

    LM201xx系列能夠提供全面的特性和許多選項，使得FPGA設計工程師可充分定制滿足系統(tǒng)應用需求的電源解決方案。