硬件工程师都知道任何一个电子系统设计都离不开电源设计，随着电子系统实现的功能越来越多，电子系统对电源的需求也越来越复杂。电源需求的复杂度体现在电源电压档位更多，不同电压档位的上下电顺序也有要求了。

　　由框图可以看出FPGA 芯片的电源需求如下：

　　1)共需要5种电压档位的电源信号，分别是0.9V、1.1V、1.5V、2.5V及3.3V;

　　2)5种电压需要分3个电压轨进行时序控制，0.9V为第一电压轨优先上电，3.3V和2.5V为第二电压轨随后上电，1.1V和1.5V为第三电压轨最后上电;

　　3)5种电压信号的电流损耗都不超过3A。

　　由于5种电压信号的电流损耗都较低，选择LDO进行供电。

　　笔者在本次案例中，使用分立器件搭建上电延时控制电路的重要原因，是该方案成本低，无需软件手段进行调测，非常适合只有一个微控制芯片的小系统。利用电阻、电容及MOS管等无源器件在两端电压发生变化时，不会跟理想状态下一样，立刻发生改变，存在一个较为缓慢的充放电时间现象，延迟接入MOS管驱动电路的上电使能信号进入电源转换芯片使能管脚的时间，实现上电延迟的控制。

　　本次FPGA小系统的电源树设计框图如下：

　　由框图可以看到，前一级LDO输出电压信号的同时输出powergood信号，该信号经由MOS管驱动电路输出下一级电源的使能信号。这样逐级的进行上电延迟控制既简单，又便于后期电源部分调测及定位异常问题。MOS管驱动电路如下：

　　以上驱动电路中的MOS管选用的是central公司推出的CTLDM303N-M832DS器件，选择这个器件的原因如下：

　　1)CTLDM303N-M832DS芯片是2个MOS集成在一起IC芯片，在满足本方案MOS管驱动电路中使用2个MOS管的需求外，还可以节省布板空间，便于PCB走线，降低成本。

【CTLDM303N-M832DS】

制造商: Central Semiconductor

产品种类: MOSFET

RoHS: 详细信息

技术: Si

安装风格: SMD/SMT

封装 / 箱体: TLM832DS

通道数量: 2 Channel

晶体管极性: N-Channel

Vds-漏源极击穿电压: 30 V

Id-连续漏极电流: 3.6 A

Rds On-漏源导通电阻: 40 mOhms

Vgs - 栅极-源极电压: 12 V

Qg-栅极电荷: 13 nC

最小工作温度: - 55 C

最大工作温度: + 150 C

配置: Dual

Pd-功率耗散: 1.65 W

通道模式: Enhancement

封装: Reel

系列: CTLDM

晶体管类型: 2 N-Channel

商标: Central Semiconductor

正向跨导 - 最小值: 11.8 S

产品类型: MOSFET

工厂包装数量: 3000

子类别: MOSFETs

　　2)CTLDM303N-M832DS芯片的导通电压门限Vgsth最小值为0.6V，方便低电压powergood信号开启MOS管，同时这么低的导通门限电压值也能减小MOS管驱动电路自身的导通损耗，避免不必要的功耗浪费。

　　3)CTLDM303N-M832DS芯片的导通电阻Rds最大为0.078Ω(在Vgs为2.5V时)，也可以减小导通损耗，符合电路节能优化的需求。

　　4)本次案例中的5种电压负载电流损耗预估最大值为2.7A，因此选择导通电流值Id为3.6A的CTLDM303N-M832DS芯片不仅满足系统电流损耗需求，并留有20%的余量外，避免选用Id值更大的器件带来的成本增加问题。

　　5)CTLDM303N-M832DS芯片工作温度范围为-55℃到150℃，宽泛工作温度范围可以保证设计电路低温环境下能正常启动，高温环境下也能正常工作。

　　这个MOS管驱动电路在保证了上电使能信号延迟一段时间进入LDO芯片的功能外，也满足了LDO正常工作的开启要求。

　　本次方案中选用的LDO芯片的使能管脚都是正逻辑，使能管脚需要接入高电平才能开始工作。当第一级LDO芯片正常工作后会输出高电平的powergood信号时，Q1导通，Q2的G端接入地信号，Q2关断，EN信号接入5V信号，第二级LDO芯片开始工作;当第一级LDO芯片异常工作后会输出低电平的powergood信号时，Q1关断，Q2的G端接入5V信号，Q2导通，EN信号接入地信号，第二级LDO芯片不工作。

　　通过以上分析，我们可以看到，本次的MOS管驱动电路在能保证一定的上电延迟控制功能的同时，还能保证各级电压轨道上的LDO芯片能正常开启工作，并在前级电压轨道异常工作状况下逐级断电。

　　综上可知，用分立器件实现上电延迟控制的方案虽然不能保证十分精准的上电延迟时间控制，但是对于各个电压轨道没有严格的延迟时间要求，只是对有先后顺序要求的小型系统而言。另外，这种方案成本低，物料风险小，易于调试及故障维修。

      【分立器件】

　　分立器件被广泛应用到消费电子、计算机及外设、网络通信，汽车电子、led显示屏等领域。

　　半导体产业中有两大分支：集成电路和分立器件。

　　集成电路(integrated circuit，港台称之为积体电路)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;.集成电路板按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路板和数字两大类.按制作工艺可分为半导体和薄膜。.按集成度高低的不同可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。

　　包括：

　　半导体二极管：锗二极管、硅二极管、化合物二极管等;

　　半导体三极管：锗三极管、硅三极管、化合物三极管等;

　　特种器件及传感器;

　　敏感器件：压力敏感器件、磁敏器件(含霍尔器件及霍尔电路)、气敏器件、湿敏器件、离子敏感器件、声敏感器件、射线敏感器件、生物敏感器件、静电感器件等;

　　装好的压电晶体类似半导体器件;

　　半导体器件专用零件。