保证多重 FPGA 电轨依正确次序封闭，跟保证开机程序是否正确相同重要，可防止设备因电压状况无法判别而提早呈现毛病。
电源定序的安全考虑
在发动现在的大型体系单芯片 FPGA 的多重电轨时，有许多技巧可用来操控其发动次序和时序。遵循设备制造商所指定的正确次序甚为重要，如此可防止设备抽取过多电流而导致损坏。
有些办法是透过操作各转换器的电源杰出输出，来操控次序中下一个供给的 Enable 脚位。如需求继电器，可刺进电容器。另一品种似的办法则是运用重置 IC，在前一个供电到达所要求的电压后发动下一个转换器。每种办法都有一些缺陷，且这些办法都无法操控电源封闭的次序。依正确的相反次序封闭电轨，跟敞开电源次序是否正确相同重要，都是为了保证设备能安全运作。
运用专用的电源定序 IC，则更能安稳保证其次序正确。IC 可程序化，在所要的时刻点别离传送 Enable 信号。图 1 显现多信道序列发生器怎么办理 FPGA 中心逻辑、周边和 I/O 电域。即使如此，电源封闭次序依旧难以操控，由于每个电轨上的去耦合电容器在转换器封闭后仍或许残留电荷，且残留时刻不一定，而每个电轨最多或许衔接多达 20mF 的总去耦合电容。
图 1. 透过定序 %&&&&&% 办理 FPGA 电轨。
电源封闭操控
运用具有已知时刻常数的电路，自动将去耦合电容器放电，序列发生器便能坚持正确的电源封闭次序，其做法是在串联的电容器中暂时刺进放电电阻器。图 2 显现怎么在参加最少必要组件下，运用一对仔细挑选的 MOSFET 将电阻器刺进电路中。
电源序列发生器的 EN 输出衔接到 DC-DC 稳压器的 Enable 脚位，也衔接到 P 通道 MOSFET (Q1) 的闸极。序列发生器输出下降停用 DC-DC 稳压器时，Q1 便会回转信号，敞开 N 信道 MOSFET Q2。敞开时，Q2 会透过 R2 电阻使 15mF 去耦合电容器放电到接地。
图 2. 操控电源定序的自动放电电路。
图中的电路假定 DC-DC 稳压器在供给关机信号后无法继续发生输出。假定 DC-DC 稳压器的输出能在收到关机指令后继续供给电源，则需求额外的继电器才干发动放电电路。
挑选的 R2 值有必要能保证恰当的放电时刻，让序列发生器能在可接受的时刻距离内完结关机。别的还要留意的是，电阻有必要够大，才干防止电流尖峰值上升率过快，防止引发 EMI 问题，以及对 Q2 和去耦合电容器组形成瞬态热应力。实务上，挑选 R2 值时需考虑一些额外的重要参数，像是 Q2 的导通电阻 (RDS(ON)) 和电容器组的等效串联电阻 (ESR)。
挑选 MOSFET Q1 时应参阅电源序列发生器的输出电压阈值。所选的设备应有够高的闸极阈值电压 (VGS(th))，保证序列发生器输出为高电位时能坚持封闭，但要留意的是，VGS(th) 会随接面温度上升而下降。本典范中挑选的序列发生器操作供给电压为 5V，最小指定高电位输出电压为 4.19V。Q1 的 VGS(th) 在 60°C 环境操作温度下有必要大于 0.9V，以保证运作正常。此外，闸极应运用 100k 电阻下拉至源极电位，以防止误开。检查 MOSFET 数据表中 VGS(th) 与温度的标准化曲线，显现 Diodes 公司的 ZXMP6A13F 符合要求：保证最小 VGS(th) 在室温下为 1V，到 60°C 则下降至 0.9V 左右。
在此典范中，咱们假定序列发生器有必要在 100ms 内封闭一共 10V 的电轨。因而，每个电轨的去耦合电容器组有必要在 10ms 内完结放电。方针是达到 RC 时刻常数 8ms 的 3 倍，保证电容器在要求时刻内放电到全电压的 5% 以下。核算 RC 常数时，电容器组的 MOSFET RDS(ON)、寄生线路电阻和 ESR 都有必要与电阻器 R2 一起归入考虑。
假定电容器 ESR 和线路电阻加起来不超越 10m，去耦合电容器组的总电容值为 15mF，则 RDS(ON) 和 R2 的恰当值可用下列表达式求得：
3 x (10mΩ + R2 + (1.5 x RDS(ON))) x 15mF = 8ms
假定 R2 = 50mΩ，功率 MOSFET Q2 的 RDS(ON) 在 VGS = 4.5V 且环境温度为 25C 下有必要小于 80mΩ。
挑选 MOSFET 时，温度相关改变的效应和 RDS(ON) 的批量变异也应考虑在内。RDS(ON) 在 4.5V 闸极驱动下、超出预期作业温度规模时的变异或许高达 15mΩ。因而最好的做法是，确认 R2 为所选 MOSFET 之制造商指定最大 RDS(ON) 的两倍左右。假如 R2 为 50m，则可选用 Diodes 公司的 DMN3027LFG N 通道 MOSFET。此设备在 VGS = 4.5V、室温下的 RDS(ON) 典型值和最大值别离为 22m 和 26.5m。因而，RDS(ON) 改变可从 15mΩ 到 40mΩ，放电时刻从 95% (3 倍 RC) 的 3.9ms 起跳，运用最差 20mF 巨细的电容器组时放电时刻则或许拉长到 5.4ms。
MOSFET 够经用吗?
DMN3027LFG 会随时刻以电流和电压为函数耗费电容器内的动力，因而有需求评价最大单一脉冲，让功率 MOSFET 可以安全敷衍，一起保证接面温度不会超越肯定最高额外典型值 TJ(max) = 150°C。相关详细资料可检查 MOSFET 数据表中的安全操作区 (SOA)。SOA 应以所需的 MOSFET 闸极驱动器运用的环境操作温度为根底。在使带 0.9V 电荷的电容器组放电时，可接受的 SOA 曲线应指出单一脉冲尖峰电流量为至少 1V，脉冲宽度介于 1ms 至 10ms。SOA 应适用于一般的运用环境温度，安装在运用最少散热器 (亦称最小主张垫片 (MRP) 装备) 下的电路板上时，亦即假定的 60°C。
此外也需求考虑 DMN3027LFG (Q2) MOSFET 和 R2 串联电阻的功耗。最糟的运用情况，便是在很短的时刻内对电容器进行充放电。假定最糟情况下，电源序列发生器可进入接连回路，每隔 20ms 发动一次 DC-DC 稳压器并接着停用 (10ms 启用 + 10ms 停用)，DMN3027LFG 和 R2 将会有大约 0.5W 的功耗。这是从电容器组贮存的已知总动力会每隔 20ms 放电核算得到：
P = E ÷ t = ½CV2 ÷ 20ms = 500mW (假定 C = 20mF，充电至 1V)
DMN3027LFG 的最大温度调整 RDS(ON) 为 40mΩ，因而 Q2 和 R2 的功耗别离为 222mW 和 278mW。若 RDS(ON) 为较低的 15mΩ，R2 的功耗将增加到 385mW，因而需运用 0.5W 额外值的电阻。
在一般运用中，环境温度预期挨近 60°C，而 DMN3027LFG 在最小主张垫片装备下的接面至环境热电阻 (RθJA) 为 130°C/W，功耗达 222mW 时 TJ 挨近 90°C。这表明 TJ(max) = 150°C 还有许多预留空间。
图 3 显现电路实践运作办法。尖峰电流约束在大约 12.5A，电容器组从初始 1V 充电状况下放电至 5% 的时刻约为 4ms，此数值挨近理论值的核算结果。
图 3.在操控时刻和约束放电电流下封闭单一电轨。
定论
按照正确次序封闭单个电源供给，跟确认开机次序是否正确相同重要，都是为了防止杂乱的多轨式 FPGA 损坏。让去耦合%&&&&&%器自动放电，有助于安稳保证每个电轨能在已知的时刻内封闭。在挑选自动放电电路的组件，也便是首要的串联电阻器和首要 MOSFET 开关时，应保证组件具有恰当的时刻常数，且能耐受最糟的电源循环条件下所形成的应力。
