复杂电路系统电源及PDS设计

现代大型集成电路，比如CPU、大型FPGA等消耗的电流往往达到数安到几十A，并且一些复杂系统电源种类繁多，因此电源系统的设计是否合理往往成为系统能否稳定工作的关键。电源系统的设计应该包含电源评估、电源供电电路设计和功率分布系统（Power distribution system 简称PDS）三个方面。本文分别探讨这三个方面的一般设计方法和思路。

一、电源评估
评估电源是电源系统设计的第一步，也是最重要的一步，决定了电源设计的成败。在设计电源的时候应该已经完成了整个系统的框图设计并基本选定了其中重要的IC芯片，这时我们需要参考数据手册Datasheet获得每一个IC的工作电压及消耗电流，并绘制下面这样一张表：
表一、 IC电源评估表

1.电源类型
电源类型可以分为模拟和数字两大类，模拟电源是指为PLL、ADC/DAC等模拟电路供电的电源；而数字电源主要是为数字电路供电，它又可以分为核心电源（主要为集成电路的核心逻辑电路供电，比如FPGA 核心电、压源）和I/O电源（主要为I/O接口供电），现代大型IC的供电一般核心电压和I/O电源是分开供电。
2.电压值
电压值一般包含最小、典型和最大值，一般设计的电路电源应该工作在典型工作电压上，并且电源波动范围不应该超过最小和最大值的范围。
3.电流
在设计电源时电流值应该考虑最Worst的情况，比如大型FPGA系统电流可能会随着使用逻辑门的多少而相差很多；在设计供电电路时在评估的最大电流基础上要提供一定的设计余量。