使用Altera PDN工具优化供电网络设计

ID 683155
日期 7/08/2015
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1.4. 计算Ztarget

PDN应该具有足够低的目标阻抗(Ztarget)以满足电压纹波要求数低于最多动态电流要求。

图 2. Ztarget公式

此公式表示为:

  • Ztarget随着电压轨的减小而减小
  • Ztarget随着允许的电压纹波减小而减小
  • Ztarget随着动态电流的增大而减小

需要付出非常大的努力去充分设计PDN才可实现极低的目标阻抗。

为FPGA内核(VCC),收发器VCCR_GX,VCCT_GXB电源进行PCB去耦是具有挑战性的。低电压,高电流,VCC电源会导致低目标阻抗。收发器VCCR_GXB和VCCT_GXB电源的电流低于VCC电源,但VCC电源具有低纹波需求所以其目标表阻抗低。

假设要求如下,可针对下列VCC, VCCR_GXB, and VCCT_GXB情况计算Ztarget。在PDN工具的介绍选项卡中找到建议的电流瞬变百分比(current transient %),和允许的纹波百分比(ripple %)。

表 1.  VCC,VCCR_GXB,和VCCT_GXB电源的Ztarget计算

电源名称

标称电压(Nominal Voltage) (V)

可允许的纹波(%)

Imax(A)

电流瞬变(%)

目标阻抗(mR)

VCC

0.9

5

30

50

3

VCCR_GXB

1.0

3

6

30

16.67

VCCT_GXB

1.0

2

2

50

20

当共享电源轨具有不同电流要求(例如VCCR_GXB和VCCT_GXB)时,可能出现更多挑战。VCCR_GXB电源的较高 IMax,低纹波,和VCCT_GXB电源高电流瞬变的最坏情况组合能创造非常低的目标阻抗。使用PDN工具中的x or x/related选项,通过估算同步与非同步电流切换,来帮助减少去耦负担。

本应用笔记中,认为VCCR_GXB和VCCT_GXB电源各自独立,因为这样会导致去耦方案中仅使用少量PCB去耦电容器。

本应用笔记着重于具有低目标阻抗,且需要花费较多精力去耦的FPGA VCC,VCCT_GXB,和VCCR_GXB电源。Altera建议您分析所有设计电源的性能。