打工人日报#20251204
I/O BANK 的概念
定义：在 FPGA 芯片（如 XC7Z020CLG400 - 2）中，I/O BANK 是一组具有相同电气特性和电源域的 I/O 引脚集合。每个 I/O BANK 都有独立的电源引脚用于供电，并且可以配置为不同的 I/O 标准（如 LVCMOS、LVTTL 等）。
作用：这种划分方式使得 FPGA 在连接不同的外部设备时具有更大的灵活性。不同的外部设备可能需要不同的电源电压和 I/O 标准，通过将 I/O 引脚分组到不同的 BANK 中，可以为每个 BANK 独立设置这些参数，从而满足多种外部设备的连接需求。例如，一个 BANK 可以设置为 3.3V 的 LVCMOS 标准，用于连接需要该标准的低速外设；另一个 BANK 可以设置为 1.8V 的 LVCMOS 标准，用于连接高速且对电压要求更严格的设备。
DC-DC 芯片
DC-DC 芯片是将直流电源转换为其他直流电压的芯片
OC5864：输入电压范围为 5.5V 至 60V，适用于工业、通信等领域。峰值电流 0.6A，输出电压 1V 至 28V 可调，采用降压式拓扑结构，开关频率 500kHz，效率高达 90%。具备逐周期过流保护、热关断和软启动功能，封装为 SOT23-6，外围元件少，适合紧凑型 PCB 布局。
RY8411：支持 4V 至 38V 输入，耐受电压可达 42V，可提供 1.2A 连续输出电流，输出电压可通过外部电阻调节。转换效率高达 92%，工作频率 800kHz，采用 SOT23-6 封装。具有过压、过流、热关断和欠压锁定等保护功能。
XL1509-5.0：输入电压范围为 4.5V 至 40V，固定输出 5V，最大输出电流 2A，转换效率可达 93%，开关频率 150kHz。具备过流、过温、短路保护功能，采用 SOIC-8 封装，适用于对电源质量要求较高的场景。
MC34063ADR：由德州仪器生产，输入电压范围 3V 至 40V，最大开关电流 1.5A，输出电压 1.25V 至 40V 可调，开关频率 100kHz，采用 SOIC-8 封装。支持升压、降压和反相功能，具有短路电流限制、低静态电流等特点，外围电路简单。
LM2596 系列：经典的 Buck 降压芯片，输入电压范围 4.5V 至 40V，输出电流可达 3A，效率约 80%。其外围电路简单，成本低，常用于 12V 转 5V、3.3V 等常规场景。
TPS562210：适用于低功耗应用，输入电压范围 4.5V 至 17V，输出电流 2A，静态电流仅 35μA，支持节能模式，采用 SOT-23 封装，适合电池供电设备。
LDO（线性稳压器）
LDO（线性稳压器）芯片常用于将较高电压转换为稳定的较低电压，具有低压差、低噪声等特点。以下是一些常用的 LDO 芯片介绍：
SGM2036：由圣邦微生产，输入电压为 5.5V，输出电流可达 300mA。压差电压为 165mV，静态电流低至 20μA，在 1kHz 时 PSRR 为 70dB。输出电压可在 0.8V 至 2.8V 等范围内调节，具有低功耗、低噪声、高 PSRR 等特点，采用 UTDFN-1×1-4L、SOT-23-5 等封装形式，适用于对功耗和噪声要求较高的电路。
ADPL44001：由 ADI 公司生产，输入电压范围为 4V 至 40V，输出电流为 100mA，具有超低静态电流，属于低噪声 CMOS LDO 线性稳压器。其性能稳定，可应用于有线 / 无线通信、仪器仪表等领域。
LT3074：ADI 公司产品，输入电压为 5.5V，可提供 3A 输出电流，压差电压仅 45mV，具有超低噪声和高 PSRR，还支持 PMBus，适用于对电源噪声敏感的电路，如 FPGA、DSP 等供电系统。
MAX4835：是一款 250mA 的 LDO 线性稳压器，电源电压范围为 2.5V 至 5.5V，预置输出电压有 1.8V、2.5V 等多种可选。具备可调软启动、热关断、反向电流保护等功能，静态电流为 90μA，关断电流低至 0.1μA，采用微型 SOT23 与 TDFN 封装，适用于便携式设备等对空间要求较高的场景。
STLQ015：由意法半导体生产，输入电压范围为 1.5V 至 5.5V，输出电流可达 150mA，最大负载时静态电流仅 1.4μA，待机电流约 1nA，输出电压范围为 0.8V 至 3.3V。只需两个小外部电容，采用小尺寸封装，适用于便携式和电池供电系统，如电子传感器、家用医疗仪器等
LDO（线性稳压器）芯片和 DC - DC 芯片都用于直流电压转换，但在工作原理、效率、输出纹波、负载响应等方面存在显著区别：
工作原理
LDO 芯片：基于线性调节原理工作。它通过调整内部功率晶体管（通常为 BJT 或 MOSFET）的导通程度，使得输出电压保持稳定。输入电压与输出电压之间的压差通过功率晶体管以热能形式消耗掉，类似于一个可变电阻与负载串联，通过改变电阻值来维持负载两端电压稳定。
DC - DC 芯片：一般基于开关调节原理工作。通过周期性地开通和关断内部开关管，将输入电压斩波成高频脉冲，然后利用电感、电容等储能元件进行滤波和平滑，得到稳定的输出电压。DC - DC 芯片常见的拓扑结构有降压（Buck）、升压（Boost）、升降压（Buck - Boost）等。
效率
LDO 芯片：由于存在输入输出压差，且该压差以热能形式消耗，所以效率相对较低，尤其是在压差较大和负载电流较大的情况下。例如，当输入电压为 5V，输出电压为 3.3V，负载电流为 1A 时，LDO 消耗的功率为
效率为
DC - DC 芯片：在理想情况下，开关管导通时电阻很小，几乎没有功率损耗，截止时电流为零，也无功率损耗，所以效率较高，通常可达 80% - 95% 甚至更高。例如，一个降压型 DC - DC 芯片，输入电压 5V，输出电压 3.3V，负载电流 1A，假设其效率为 90%，则输入功率为
自身损耗功率约为
输出纹波
LDO 芯片：输出纹波较小。因为其线性调节方式使得输出电压较为平滑，不存在开关动作带来的高频干扰。一般输出纹波电压可低至几 mV 到几十 mV。常用于对电源纹波要求较高的电路，如音频功放、射频电路等。
DC - DC 芯片：由于其开关工作方式，会产生一定的高频开关噪声，输出纹波相对较大，通常在几十 mV 到几百 mV 之间。不过，通过优化电路设计，如增加电感、电容的滤波效果，采用同步整流等技术，可以降低输出纹波。
负载响应
LDO 芯片：负载响应速度较快。因为线性调节的反应速度快，当负载电流发生变化时，LDO 能迅速调整功率晶体管的导通程度，使输出电压保持稳定。适用于负载电流变化频繁且要求快速响应的电路。
DC - DC 芯片：负载响应速度相对较慢。由于开关电源的调节需要通过反馈电路检测输出电压变化，再调整开关管的占空比，这个过程存在一定的延迟。但随着技术发展，一些高性能的 DC - DC 芯片通过优化反馈电路和控制算法，负载响应速度也得到了很大提升。
电路复杂度与成本
LDO 芯片：电路结构简单，外围元件较少，通常只需要输入输出电容等少数元件，成本相对较低。但在高电压、大电流应用场景下，由于其效率低，可能需要较大散热片，增加了成本和体积。
DC - DC 芯片：电路结构相对复杂，需要电感、电容、二极管（或同步整流管）等较多外围元件，成本相对较高。但在高电压、大电流和宽电压输入范围的应用中，DC - DC 芯片凭借其高效率的优势，综合成本可能更低。
阅读
