LM201xx" title="LM201xx">LM201xx" title="LM201xx">LM201xx PowerWise®同步降压稳压器是特性丰富的产 品，能提供高达5A的连续输出电流。该系列器件在输入电 压为2.95V至5.5V的范围内工作，能将输出电压转化到低达 0.8V。集成的低源漏导通电阻（RDSon）的FET能为 FPGA所需的多电源轨提供非常有效的电源解决方案。所有器件都 以电流模式控制，提供卓越的线路稳压和负载瞬态响应，并 且仅需要两个外置补偿元件。它们的特性包括精密使能、软 启动、跟踪、欠压闭锁（UVLO）、过压保护（OVP）、过 温保护和好电源信号（PGOOD）。可用一个电容和软启动 引脚来控制启动浪涌电流，或采用一个外置电压源来跟踪或 调节多个电源的时序。所有器件无需放电便可进入预置的 输出状态，而且器件都具有二极管仿真模式，能在轻载时 获得更高效率。系列中的器件由输出电流能力（3A，4A和 5A），工作频率（500 kHz，1 MHz和1.5 MHz）和同步模 式（自由运行、同步输入、同步输出和外置电阻调节）来区 分。根据FPGA设计的电源需求，能将器件进行适当组合以 产生一种小型高效和完整的解决方案。

FPGA电源要求

当前在市场上有几种高性能FPGA，例如Xilinx的Virtex 和Spartan系列，和 Altera的 Cyclone 和Stratix系列。这些器 件都要求多个电源轨，包括FPGA内核、I/O、以及为时钟、 PLL、收发器和其它电路供电的附加电源轨。目前FPGA的 内核电压可低至0.9V，对这种电源轨的电流要求在极大程度 上取决于FPGA的应用。FPGA制造商提供了电源估算软件， 帮助用户根据设计的性能要求来确定其电源需求。I/O电源轨 也有苛刻的电源要求，其取决于FPGA设计中采用的I/O寄存 器的数目。大多数最新的FPGA都有内置的POR电路，可以 省略对电源轨时序的要求。选择FPGA时，为特定的上电时 序确定输入浪涌电流，而其他则需要对轨电压排序以避免启 动问题或闭锁故障。FPGA电源轨要求的启动时间在最快为 100-200 us，最慢为50-100 ms的范围内变化。

FPGA电源设计的实例

图1. FPGA电源设计的实例

为了明了起见，FPGA电源设计的框图实例如图1所示。这个设计的特点是，一个LM20145提供1.1V的内核电压，能传送高达5A的电流，另一个LM20154提供I/O电压，任选为1.8V，并能传送高达4A的电流，以及一个LM20133提供2.5V辅助电源轨，电流3A。输出轨电压能在温度范围内以1.5%的精度稳压，也能通过输出和FB引脚之间的电阻分压器容易地缩放。所有器件均采用纤薄的焊盘外露的TSSOP-16封装，可应用在紧凑型电源设计中。此外，它们都是引脚兼容的，所以仅需选择该系列中不同的器件，就可很容易地缩放输出电流性能，来符合FPGA设计的电源要求。

图2. 基于LM20134/LM20154（异相）和LM20154/LM20154（同相）降压稳压器的输入电容电流比较

设计特性

这种设计中突出的特性之一是提供了许多有用的频率同步选项。LM20145具有电阻可调频率，对其调谐可将开关噪声保持在特定的频谱之间。LM20133是一个同步输入器件，将其与外置时钟信号同步可得到相同的效果。本例中,将LM20133同步到LM20154的同步输出信号，带来的额外益处是将两个器件同步且为180°异相。这将减少输入电源上的输入纹波电流，因而能降低对输入电容的要求。图2为采用异相转换器降低输入纹波电流的例子。

所有的器件都具有图3 所示的灵活的时序选项。在设计例子中，采用SS引脚以及电阻分压器来跟踪LM20145的I/O轨电压。这种类型的时序，被称之为同时顺序，能使两个电源轨之间的电压差最小，从而消除了两个电源轨之间的寄生传导路径。在LM20133上的精确EN引脚使其能依此被LM20154用I/O电源轨的分压器进行时序设定。其它的时序设定方法包括将器件的PGOOD引脚连至别的器件的EN引脚。在这种情况下，当第一个器件的输出到达其最终值的94%（典型值）时，即使能第二个器件。

图3. 多个时序选项

结论

LM201xx系列能够提供全面的特性和许多选项，使得FPGA设计工程师可充分定制满足系统应用需求的电源解决方案。