​DECA原理图之电源设计

作者: liyingliang83
上传时间为: 2017-06-19 09:06 AM
2017-06-19
阅读:

                                                       DECA原理图之电源设计

       当一个新鲜的开发板,由其是像DECA这样漂亮的开发板拿到手上,多数工程师第一件事就是迫不及待的上电,看着各色LED灯闪烁,很是激动。而我每次拿到一个开发板总是不敢贸然上电,必须得把原理图仔细研究明白才敢放心上电。这样一是可以更加熟悉开发板的各个细节,也可以从其设计中积累很多好的硬件设计技巧和思路。DECA拿到手中自然也是恋恋不舍的放到一边,先埋头看看原理图。

       MAX 10的电路设计与Altera的FPGA产品(现在应该叫Intel的FPGA产品)电路设计基本相同,各个功能电路等到调试逻辑时自然得看。我所关注的原理图设计主要是电源部分。分为3个部分看:器件、电源接口电路和上电控制。

  • 1、器件

       凡是称作开发板的都是damn贵的。主要原因之一就是其上器件都是大品牌的硬货新货。就像这个DECA上面的丝印TI、ALTERA(难道还没来得及改成Intel)、Micron、Silicon Labs(居然没有给Cypress和ADI署名)。

       先来看看如下图1-1这个硬货,最大4A的输出电流,但是哪里好像不对呀,大大的电感呢?正式介绍型号EN6347QI,PowerSoC Voltage Mode Synchronous Buck PWM DC-DC Converter with Integrated Inductor。

                      

                                                                  图 1-1

原本是Enpirion,Inc.的产品,后来被Altera看上了,就收购了,再后来大家都知道的,就是去年的事。Enpirion,Inc.的产品特点就是高集成度,当然这也是Enpirion,Inc.电源设计技术的高超表现。这也解释了为什么我第一眼就觉得DECA如此漂亮,原来是没有了又大又丑的电感。

还有EN6337QI和EP53F8QI,这两个跟EN6347QI是一路漂亮货色。由此可见当年Altera也是对Enpirion,Inc.的产品如此青睐,以致据为己有了。

  • 2、电源接口电路

       电源接口电路无非就是防反接、限压、限流、ORing、缓启、EMC设计……。体现在DECA上的具体设计包括防反接和限压。如图2-1,Q5是常见的PMOS防反接设计,防止J9上DC_5V反接。USB口的输入则采用二极管实现防反接。设计重点在5.45V限压。

                              

                                                                   图 2-1

D9齐纳二极管BZX84C5V1的钳位电压最小值4.8V,当输入电压达到5.45V时,PNP三极管Q2的Vbe=-0.65V,达到了PNP基极和射极之间开启的最小0.65V(自己查Q2的datasheet)。Q2导通,则R95被短路过去,PMOS管Q3的VGS=0V,则Q3关闭,整个系统掉电了。

  • 3、上电控制

       FPGA电路除了跟其互联的其他器件IO管脚有特殊要求外,本身没有上电时序要求。With the MAX 10 device hot-socketing feature, you no longer need to ensure a proper power-up sequence for each device on the board。DECA上是设计了简单的上电控制的,而这个设计也非多此一举,因为EN6347QI、EN6337QI和EP53F8QI可都是PowerSoC,也就是说内部有很复杂的控制逻辑,其本身供电就需要一个稳定的过程,所以DECA上这个使能延迟是必要的充分的和有意义的。

如下图3-1,在3.3V上电完成后延迟2.59ms后1.8V开始上电。下面就是来计算如何实现的2.59ms延迟。很多同志可能会笑话我,不就是个RC电路嘛。确实是个RC电路,但我强调的是简单的事情一定要做对,所以我就老老实实计算一下。

                              

                                                                   图 3-1

RC电路充放电时间计算,V0 为电容上的初始电压值,V1 为电容最终可充到或放到的电压值, Vt 为t时刻电容上的电压值。则:Vt=V0+(V1-V0)* [1-exp(-t/RC)]

图3-1中电容初始电压V0=0V,V1=3.3V,以上公式简化为Vt=3.3* [1-exp(-t/RC)]。再来看EP53F8QI上电使能的最小门限电压为1.4V(自己查datasheet),得:

1.4=3.3* [1-exp(-t/RC)],再计算得t/RC=0.576,代入R=4.7K,C=1uF,结果t=2.59ms。

好了,可以放心上电了,等我来电吧……

全部评论 ()
条评论
写评论

创建讨论帖子

登录 后参与评论
系统提示