這些日子一直在設計自己的Cyclone V SoC開發板,由於我們這種散兵游勇,是斷然沒有廠家和代理技術支持的,因此只能找各種現成方案參考。其實Cyclone V SoC芯片的外圍電路設計不難,無非就是DDR3、千兆以太網PHY、USB PHY、USB轉串口。但是除了這些功能電路外,更重要的應該是電源電路了。以DE0-Nano-SoC為參考,一個板子上,總共涉及到了5V、9V、3.3V、1.1V、1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、以及DDR的VTT和VREF這10種電壓。嚇死個人哦。一直都聽說電源設計很重要,一看到這么多電源,瞬間有種慫了的感覺。不過,再怎么麻煩,該解決的問題還是要解決的。由於市面上Cyclone V SoC的板子真心不多,而DE0-Nano-SoC作為一個功能最簡單的板子,就以他的電源方案作為參考了。
5V:這個好說,作為整板的供電輸入,使用一個10W電源供電
9V/1A:這個9V在這個板子上貌似是給LTC的DAC外接板用的,使用了一個Boost升壓電路,與核心系統無關,暫時不考慮

3.3V/3A:幾乎板子上每個芯片都需要3.3V供電,而且有些排針接口還要對外供電,因此設計一個3A的輸出沒什么疑問。

1.1V/3A:這個電源可以看到,在輸出時分成了兩個名字,一個叫VCCINT_FPGA,一個叫VCC1P1_HPS,既然是要給FPGA內核和HPS同時供電,設計3A的電流也無可厚非了。只是事實上應該還有壓縮的空間,但是沒必要了。

1.2V/1.1A:這個在原理圖里面搜索了下,僅僅是給以太網PHY芯片做內核供電用的,而根據以太網芯片手冊里面的描述,以太網的內核供電工作電流典型值如下表所示,可以看到,千兆全雙工100%使用率下也才221mA,所以個人認為這個地方的1.2V/1.1A的電源設計太浪費了,而且一般的以太網PHY芯片都自帶LDO控制腳,使用一個AO3415的MOS管就能自給自足了。因此這個1.2V/1.1A設計性價比不高。


1.5V/2.2A:真有錢,用了2個1.1A的LDO並聯得到2.2A輸出。這個電源是給DDR3芯片供電用的,既然都達到2.2A的電流輸出了,為啥不用DCDC,而要用兩個LDO並聯呢?難道DDR3不能用DCDC供電?還是這里只是單純為了刷刷存在感?另外也想知道,2顆DDR3的功耗大概在多少,有必要用到2.2A的電流嗎?

1.8V/1.1A:在原理圖上查找了下,這個供電主要作用有兩個,一個是給PLL芯片供電,輸出多路時鍾,供FPGA和HPS時鍾,另一個是給板載的USB Blaster II下載器的核心芯片EPM570型CPLD做內核供電。因此實際也與Cyclone V SOC芯片無關。

2.5V/3A:最后,就是把我深深迷惑到的2.5V/3A這個電源了。最開始一直在找這個2.5V究竟給哪個地方供電了,查了一圈,發現只是基本全部連接到SoC FPGA的管腳上了。心想,不至於吧。一個FPGA芯片,要一個2.5V/3A的電源干什么,內核也才3A啊。很早之前設計原理圖時候就卡在這里了,一直想不通,甚至由此對Cyclone V SOC芯片的電源電路設計產生了畏懼,一直不敢去面對,直到今天再次翻出來看,才一拍大腿,恍然大悟:原來板子上的其他的1.2V/1.1A 、1.8V/1.1A 、1.5V/2.2A電源全是用的這個2.5V作為輸入的。感情是為了降低電源耗散。所以這個2.5V/3A的電源設計出來主要不是給芯片用的,是給其他的LDO電源做輸入的。初步計算了下:

