集成功率器件如何簡化為FPGA和SoC設(shè)計(jì)

工業(yè)電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是更小的電路板尺寸、更時(shí)尚的外形和更具成本效益。由于這些趨勢，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須降低印刷電路板（PCB）的尺寸和成本。使用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和片上系統(tǒng)（SoC）的工業(yè)系統(tǒng)需要多個(gè)電源軌，同時(shí)面臨小尺寸和低成本的挑戰(zhàn)。集成柔性功率器件可以為這種應(yīng)用顯著降低成本，減小解決方案尺寸。

集成柔性功率器件在同一封裝內(nèi)包含多個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器。這些DC/DC轉(zhuǎn)換器可以是單個(gè)封裝中的降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和/或LDO的任何組合。圖1是一個(gè)示例功能框圖，其中LM26480包括兩個(gè)2MHz高效1.5A降壓轉(zhuǎn)換器和連個(gè)300mA LDO。

圖1：LM26480功能框圖

讓我們通過一個(gè)例子來說明使用集成的柔性功率器件的好處。設(shè)想設(shè)計(jì)為由SoC或FPGA控制的無人機(jī)設(shè)計(jì)電源管理系統(tǒng)。圖2顯示了該系統(tǒng)中的四個(gè)組件，它們完全匹配電源管理IC（PMIC）。

圖2：分立與集成功率管理對比

所示的兩種電源解決方案都能產(chǎn)生四個(gè)獨(dú)立的電源軌，為系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)（GPS）、輸入/輸出、核心電壓和雙倍數(shù)據(jù)速率類型3（DDR3）供電。在這兩個(gè)選項(xiàng)中，前端開關(guān)模式電源有效地將無人機(jī)電池的電壓降至5V電源電壓，如圖2的輸入所示。分立組件可以進(jìn)一步降低此5V電源（如選項(xiàng)1所示）或集成器件（如選項(xiàng)2所示）。

想象一下，使用四個(gè)獨(dú)立的器件為這個(gè)系統(tǒng)供電：兩個(gè)LP3982300mA單通道LDO和兩個(gè)TLV620842A降壓轉(zhuǎn)換器。您可以使用這些分立的DC/DC轉(zhuǎn)換器為系統(tǒng)供電，但仍需要四個(gè)獨(dú)立的有源組件?？紤]到有源組件具有最高可靠性問題，這可能不是最佳解決方案。

替代解決方案可以使用集成柔性功率器件，僅利用單個(gè)IC就能提供系統(tǒng)期望的電壓和電流能力。如圖2所示，這提供了許多益處。

首先，與分立解決方案相比，集成解決方案的成本效益高20％。其次，與四個(gè)分立器件的組合電路板空間相比，PMIC解決方案需要的電路板空間低10％。第三，集成器件需要的外部組件少于分立解決方案，這進(jìn)一步減小了整體尺寸和成本。減少物料清單（BOM）器件數(shù)量可以提高可靠性。

因此，在設(shè)計(jì)需要多個(gè)電源軌的系統(tǒng)時(shí)，尤其是在需要FPGA或SoC電源的應(yīng)用中，請考慮集成柔性功率器件。