本帖最后由 sistudy 于 2013-8-19 14:06 编辑
刚刚做完一个项目，用到的是X家V5系列的FPGA芯片XC5VLX85，这两天终于抽出点时间来，对现有的电源方案和webench工具设计出的电源方案做一个对比。 目前板级的电源方案参考了公司原有的一款V4产品的成熟电源设计。巧合的是，同样采用的都是TI的电源解决方案，充分说明了TI电源值得信赖：）。整板由一个5V6A的适配器输入，除了FPGA要用到的3.3V，2.5V和1.0V外，还有一路1.8V，一路1.5V。整板电源方案框图如下：
其中3.3V和2.5V电源都采用的是TPS54310，1V电源采用的是TPS54610,1.5V采用的是LM1117，1.8V采用的是TPS73118。我觉得这个方案选择还是比较合理的，下面我用webench来设计一个新的电源方案。进入webench后选择FPGA电源设计，进入选择列表，选择xilinx以后很方便的找到了XC5VLX85。（顺便吐槽一下，发现xilinx支持的芯片种类不够丰富，比如我们原来用的V4系列就已经不支持啦，用V4的同学悲剧了……）选好芯片后就开始设置电压，十几个BANK要一个一个分别设置，还是挺麻烦的，其实大部分BANK的电流大小都是一样的，我觉得可以用户自己添加不同的电压，选择相同电压的BANK数量就行了，这么分开设置意义不大，用户使用起来也不太方便。进入下一页添加负载，这一页里面对每个BANK的电流大小都可以修改，这一点比较方便，因为有些BANK并不是所有管脚都会用到，可以修改电流更合理一些，如果把相同电压的BANK整合在一起集中设置一下电流就好了，要不17个BANK都要设置，伤不起呀。设置好所有需求，擦擦汗，就可以提交项目需求，喝杯茶等结果啦。
结果出来以后发现了一个小悲催的事情，看到图上红圈的位置了吧，结果显示不全！我使劲拉呀拉呀也没用，就是显示不到下面的情况。我知道还应该有一个1.8V电源，可就是看不到……显示器分辨率是1366*768，是不是因为宽屏显示器分辨率不够高？好吧，反正我知道下面还有一个电源就好了。先看看显示出来的怎么样。还真被我发现一个问题，工具给我设计了两个3.3V电源，一个专门给FPGA 供电，一个给外设供电。为什么要分开呢，用一个电源不是更省成本和面积？于是我退回前一页，发现了一些有用的东东。
在每一路电源下面都有更详细的设置，可以选择是否使用独立电源，是否采用LDO供电，是否需要外部同步，上电顺序，还可以把电源分组。我只是想把3.3V电源用一个电源供电，所以偷了一个懒，直接把我添加的负载删除了，然后把3.3V供电的BANK电流调大一点，就骗过了工具：）。这回设计OK，五路电源结构清晰的展现在面前了。把优化调校按钮调节到最低BOM成本之后，就可以检视项目细节创建项目了。在项目细节页面可以选择替代元器件，我按照工具默认的选择创建项目。 最后工具选择的电源芯片是，TPS62092，TPS40305，TPS62091，LM3670-1.8和LM3674-1.5。和我选用的一个都不一样，汗……有了工具设计的结果下面开始对比。问题是我的元器件都是在市场上采购的，价格和和面积都是估计，和工具的参考价格肯定有出入，这样比较的结果一定不准确，于是我打算用工具再重新设计一遍，芯片就选用现有方案。无意中发现一个更方便的设计方法。选择工具的新设计按钮，在主页上有一个Power Architect按钮，选择这个选项以后，就直接跳到了配置电源页面，我们自己添加需要的负载就可以了。
在已知整板电源需求的情况下，这样设计明显更方便，不需要麻烦的去设置BANK电压电流了。快速的设置好5 路电源的需求，就可以提交项目需求了。
可选择的替代电路实在是太多了，小心的按着按键一个个查找生怕漏过一个，可还是没找到我用到的芯片，真是狂晕。虽然可以按照替代电路效率大小或者BOM成本来进行排序，但还是不太方便。如果在替代电路这部分加一个输入查找框，用户可以按照型号查找就方便多了，要不然我相信绝大多数人都会放弃替换的。不过在折腾的时候又发现一个有用的功能，那就是“move this supply to”。利用这个功能可以修改电源架构，比如我的1.5V是从3.3V出来的，这样我就可以把1.5V电源移动到3.3V的下面，这样和实际的电源架构更为接近。改完了比忘了要save change。由于没有找到实际使用的芯片，就找了几款替代型号，TPS54310替换为TPS53313，TPS54610替换为TPS54678，LM1117替换为LM3671。 下面就可以创建项目，生成报告啦。下面就是两种方案的比较结果 效率 91.121% 90.483% 面积 900mm2 860mm2 成本 6.48美金 11.89美金 通过比较可以发现，两种方案的效率和面积相差无几，但是由于webench设计选择了最小BOM成本的选项，所以在成本方面优势明显，几乎便宜了一半的价钱。这应该算是webench设计的一个优势，能够快速的设计出满足系统要求的价格最优或者面积最小的方案。如果没有这个工具，在众多芯片中要做到最优化几乎是不可能的任务。虽然公司的网络环境一般，但是工具的响应还是比较顺畅的。通过这次对比使用，发现了一些webench很有用又容易被忽视的功能，充分看出TI的工程师在设计webench还是非常用心的。希望以后工具支持的芯片更全面，设计更灵活，可用户配置的选项更多，成为工程师手中的一把利器！
发帖好累，发完忘了上传报告了，哈。
XC5VLX85.pdf
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发表于 2013-8-16 18:11:44
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