对于一个实际的电子系统，电源部分是不可缺少的，也是至关重要的。因为一旦电源出了问题，很容易烧毁芯片，损失金钱且浪费时间，所以在电源的挑选上必须慎之又慎。挑选电源时不仅要关心输入电压、输出电压和电流，还要仔细考虑系统总的功耗、电源的稳定性、电源实现的效率、电源部分对负载变化的瞬态响应能力、关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有散热问题等。

现在大型fpga等电子器件得到了日益广泛的应用，fpga的功耗一般比较大，工作电压却很低，所以电流一般比较大，特别是系统启动时瞬时电流很大，这就对电源提出了新的要求。目前市场上的电源芯片一般工作电流都是几个安培，10安培以上的芯片很少，而且一般电压不会做的很低，本文将就一种低电压大电流的电源解决方案做一简略介绍。

表1为ti提供的altera的straixⅱ系列fpga内核i/o电源参考。

从表1中可以看出，fpga的内核及i/o工作电流都可达十几安培甚至更高，而工作电压一般在1.2～3.3v。分析了系统需要的具体技术指标，就可以来选择合适的电源实现电路了。一般直流转换电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源虽然具有优良的纹波及动态响应特性，输出纹波小，但是效率不高，其工作效率仅为30%～50%，发热量大，需要加体积庞大的散热片，可提供的电流相对较小，其过载能力也很差。开关稳压电源的功耗极低，效率高，其平均工作效率可达70%～90%，发热量小，稳压范围宽，但纹波大，在输出端并接稳压二极管可以改善，另外还会产生尖峰脉冲干扰，可在电路中串联磁珠来改善。

本次设计要求输入为5v直流电压，输出分别为1.2v和3.3v，电流均要求可达12a。由于电流较大，采用线性稳压电源效率低，发热量大，所以选用pth05010开关电源模块。虽然fpga不要求内核电源和i/o电源之间有特殊的上电顺序, 但是从系统级考虑，总线竞争就要求按顺序上电。这种情况下, 内核电源的上电就应当同步或提前于 i/o。如果只有内核获得供电, i/o没有供电, 对芯片不会产生损害, 只是没有输入输出能力而已；如果反过来, 周边i/o得到供电而内核没有加电，将是非常危险的。所以本设计加入了tps3808监控电路，以确保两种输出电压同时输出，同时还具有低压保护及系统复位的功能。

芯片简介

pth05010是由ti公司推出的一款5v输入，输出电压可调的电源模块，其输出电流可达15a。该系列电源模块的引脚兼容，使用方法也一致，便于替换。

pth05010电源模块主要特性包括：输入电压范围4.5～5.5v，输出电压0.8～3.6v，开关频率275～325khz，最大稳压误差±2%，最高转换效率96% (不同电压输出时的效率不同，如输出1.2v时效率为88％，输出3.3v时效率为95％) 。

tps3808是ti公司的一款具有低静态电流、可编程延迟的监控电路。主要电器参数包括：输入电压范围1.8～6.5v，上电复位可调整延迟时间1.25ms～10s，典型静态电流2.4μa，高精度门限0.5％。

典型应用

pth05010的典型应用电路如图1所示。

图1 pth05010典型应用电路

从图1中可以看出pth05010所需的外围器件很少，只需要三个器件即可工作，这就使得电路设计变得十分简单。其中输入输出分别有一个滤波电容，其标称值为最小推荐电容，也可再并联其他电容来进一步改善滤波效果，电阻是用来调节输出电压的，其计算公式如下。

因为输出电压仅由这一个电阻决定，所以要想保持输出稳定可靠，此电阻最好为高精度电阻，而且应该有较好的温度稳定度，否则阻值随温度变化而变化就会造成输出电压不稳定，温度稳定度最好在100ppm/℃以上。

图1中2引脚vin为输入电压，一般为5v；3引脚inhibit可以关闭输出电压，通常做悬空处理；5引脚vo sense可以与输出电压引脚vout相连来补偿电源模块与负载间的压降，也可做悬空处理。8引脚track可自动跟踪定序，输入上电20ms后该引脚有效，该引脚可保证不同模块在同一个驱动电压的作用下同时输出电压。该引脚可使输出电压随该引脚电压变化而变化，如果该引脚电压高于设定的输出电压，输出电压输出设定值。9引脚margin down和10引脚margin up，这两个引脚如果与地相连可分别使输出电压降低或升高5％，可用于微调输出电压，不用时可以悬空。

tps3808的典型应用电路如图2所示。

图2 tps3808典型应用电路

在图2中，当tps3808的sense引脚电压低于门限电压或mr有效时，reset引脚输出复位信号，ct引脚用来设定复位延迟时间，若悬空延迟