分析和解決問題的負擔常常落在系統設計師的肩上。配置設計方案復雜的數字部分已經占據了這些設計師的大部分精力。因此處理設計方案的模擬和電源部分就成了重要挑戰，因為電源并非如很多設計師所預期的那樣是個簡單的任務。

在FPGA、GPU或ASIC控制的系統板上，僅有為數不多的幾種電源管理相關的設計挑戰，但是由于要反復調試，所以這類挑戰可能使系統的推出時間嚴重滯后。不過，假如特定設計或類似設計已經得到電源產品供應商以及FPGA、GPU和ASIC制造商的驗證，就可以防止很多電源和DC/DC調節問題。周全的電源管理從一開始就很有挑戰性所有設計任務一開始都很有挑戰性，例如為一個包含收發器、內存模塊、傳感器、線路連接器以及網狀PCB走線和多層PCB平面的復雜系統設計電源管理方案。不過，雜亂無章地使用DC/DC穩壓器、電容器、電感器、散熱器和其他散熱措施以及組件布局來應對電源管理設計可能會導致后續設計問題。假如系統設計師匆忙決定選擇較差的解決方案，那么后來可能出現調試工作進行不下去的情況。從哪里開始電源管理設計以一種系統化和考慮周全的設計方式，可以很有把握地開始任何電源管理電路的設計。換句話說，在PCB組裝之前，假如分析是準確的，解決了電源管理相關的設計挑戰，那么就可以簡化電源管理電路的設計。另外，電源管理指南給出的電路經過測試和驗證，滿足FPGA、ASIC、GPU和微處理器以及采用這些及其他數字組件的系統之要求。利用經過驗證的電源管理解決方案設計電源管理電路，將確保項目從一開始就很有把握。這是讓設計方案從原型階段快速進入生產階段的關鍵，因為這樣可以節省電源調試時間。一個很好的例子：給Arria10FPGA和Arria10SoC供電系統開發人員可以使用FPGA開發工具評估FPGA，而無須設計一個完整的系統。圖1和圖2顯示了Altera公司新的20nmArria10FPGA和Arria10SoC(片上系統)開發電路板。這些電路板經過Altera公司的測試和驗證，列舉了有關布局、信號完整性和電源管理的最佳設計實踐。

圖1：Arria10GXFPGA開發套件電路板圖2：Arria10SoC開發套件電路板

面向內核、系統和I/O的電源管理。面向Arria10等高端FPGA的電源管理解決方案應該謹慎選擇。一個經過精心計劃的電源管理設計可以減小PCB尺寸、減輕重量并降低復雜性，同時降低功耗和冷卻成本。這對優化系統性能而言是必不可少的。例如，為圖1中Arria10GXFPGA的內核供電的12VDC/DC穩壓器供應0.95V/105A，該DC/DC穩壓器有幾個特點，對SoC的省電方法起到了補充作用：Arria10的SmartVID運用DC/DC穩壓器中集成的6位并聯VID接口來控制DC/DC穩壓器，在靜態和動態情況下降低了FPGA功耗。DC/DC穩壓器運用DCR值非常低的電流檢測方法，通過最大限度降低電感器中的功耗，提高了效率。溫度補償在電感器溫度較高時保持準確度或DCR值不變。表1概述了圖1所示Arria10開發套件電路板的電源軌和功能。該表列出了凌力爾特公司的器件，并描述了每種器件的功能。表1：圖1所示Arria10GXFPGA開發套件電路板的電源管理電路材料清單用LTpowerPlanner設計工具定制電源樹假如開發套件中列舉的設計不能滿足自己的電源要求怎么辦?在這種情況下，可以用基于PC的LTpowerPlanner工具來實現系統電源樹的個性化和優化。從開發套件中給出的建議著手然后容易地重新組織電源構件、改變電源額定值、計算效率和功耗、仿真每個電源構件、選擇DC/DC穩壓器器件型號并驗證定制解決方案。LTpowerPlanner用來產生滿足Arria10開發套件中FPGA要求及系統要求的電源樹(圖3)，是用途更廣泛的LTpowerCAD設計工具之一。

圖3：用于Arria10GXFPGA電路板(圖1)的電源樹。用LTpowerPlanner設計，該軟件是一款分析性和簡便易用的初步設計工具以用來映射電源要求。

LTpowerCAD可幫助用戶：選擇具體的凌力爾特DC/DC穩壓器，以與給定電源性能規格匹配選擇合適的電源組件(例如:電感器、電阻器和電容器)優化效率和功耗優化穩壓器環路穩定性、輸出阻抗和負載瞬態響應將設計方案輸出到LTspice結論我們可以有把握地開始電源管理電路布局。使用LTPowerCAD和LTPowerPlanner這類工具，可以大大簡化對負載點穩壓器以及各部分分析結果的映射任務。為了舉例說明這些優勢，本文采用了用于AlteraArria10FPGA和SoC以及其他AlteraFPGA(包括電源樹和材料清單)的開發套件設計指南。