ZHCADN2 July   2023 LM139AQML-SP , LM4050QML-SP , TMP461-SP , TPS50601A-SP , TPS7A4501-SP , TPS7H1101A-SP , TPS7H2201-SP , TPS7H4001-SP

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1SpaceFibre 和 STAR-Tiger
  5. 2STAR-Tiger 电源设计
    1. 2.1 电源输入
    2. 2.2 KU060 电源轨
    3. 2.3 电源序列
    4. 2.4 故障保护
  6. 3结语
  7. 4致谢

KU060 电源轨

来自电源开关的 Vmain 用于驱动 POL 转换器,该转换器将 POLA、POLB、POLC、POLD、POLE 和 POLF 输出电压提供给 KU060。对于 Xilinx KU060 FPGA,它们对应于 VCOREA0.95V、VCOREB0.95V、MGT1.0V、MGT1.2V、IO1.8V 和 IO3.3V 电源轨。两个 TPS7H4001-SP 稳压器提供内核电压轨电源(POLA、POLB),四个 TPS50601A-SP 稳压器用于 POLC、POLD、POLE 和 POLF。每个 POL 转换器的输出都会传递到电源板上的连接器,用于为 FPGA 和其他板供电。对于 STAR-Tiger 中使用的 Xilinx KU060 FPGA,VCOREA0.95V 和 VCOREB0.95V 连接在一起。

还为另一个连接器上的每个 POL 转换器提供了电压检测信号。每个检测信号都靠近 FPGA 板上的负载连接,并检测负载处的电压,以便每个 POL 都可将电压调整到所需的电平。

每个 POL 转换器都有一个输出欠压和过压检测电路,此电路会检查输出电压是否处于标称值的 94 – 106%(典型值)、97 – 103%(最坏情况)范围内。如果此电压超出标称值的 91 – 109%(典型值)、90 – 110%(最坏情况),该器件的电源正常 (PG) 引脚会取消置为有效,将相应的 PGx 信号拉低,该信号会通过 POL 转换器链传播,从而导致 PGPOLx(H) 取消置为有效。使用单独的过压检测电路来提高过压阈值的精度。

每个 POL 转换器都由 EN 输入启用,并通过将开漏电源正常信号置为有效来指示输出何时达到或接近所需的输出电压。POL 转换器分为三组:

  • POLA、POLB 和 POLC(分别为 KU060 VCOREA0.95V、VCOREB0.95V 和 MGT1.0V)
  • POLD 和 POLE(分别为 KU060 MGT1.2V 和 IO1.8V)
  • POLF (KU060 IO3.3V)

组中的 POL 由相同的使能信号启用,仅当组中的所有 POL 均已达到接近其标称输出电压时,才会生成 PG。具体分组如下:

  • A 组由 ENA 启用,生成 PGA:POLA、POLB 和 POLC
  • B 组由 ENB 启用,生成 PGB:POLD、POLE
  • C 组由 ENC 启用,生成 PGC:POLF

表 2-1 显示了 SpaceFibre 开关中使用的 KU060 电源轨、最大电流能力、动态负载以及设计这些电源轨时所对应的电压瞬变汇总。

表 2-1 SpaceFibre 路由交换机中的 KU060 电源轨
直流/直流转换器 KU060 轨 输出
电压 (V)
电流
能力 (A)
最大
动态
负载 (A)
最大动态负载下的电压瞬变 (mV)
TPS7H4001-SP

(POLA、POLB)

VCCINT

VCCINTIO

VCCBRAM

0.950 36 8 ±27

TPS50601A-SP

(POLC)

VMGTAVCC 1.000 6 2 ±10

TPS50601A-SP

(POLD)

VMGTAVTT

VMGTAVTTRCAL

1.200 6 2 ±10

TPS50601A-SP

(POLE)

VCCAUX

VCCAUXIO

SYSMON1.8V

VCCO1.8V

1.800 6 2 ±12

TPS50601A-SP

(POLF)

VCCO3.3V 3.218 6 4 ±23

POLF 配置为 3.218V(而不是 3.3V),以便在 KU060 的最大工作电压和绝对最大额定电压之间留出足够的裕度。最大工作电压包括所有条件下的稳压和过压检测要求。