TI 的 FPGA 电源架构不止一套，而是多种方案 #

Texas Instruments 发布的电源参考设计覆盖 AMD Spartan-7、Artix-7、Zynq-7000、Zynq UltraScale+、Virtex UltraScale+ 和 Versal 平台。这些资料的价值在于，官方文件夹中公开了电源轨表、原理图、物料清单和测试证据。但也容易用错：这些参考设计出自不同年份，面向的输入母线和电源域各不相同，硬件验证程度和生命周期状态也不一致。

现有最接近的文章是 AMD-Xilinx FPGA Power Delivery: Design Guide。该指南在整个电源传输流程中对比了 ADI、Renesas、MPS 和 TI 的证据。本文单独成篇，是因为它要回答一个 TI 特有的选型问题：哪个官方 TI 设计适用于具体某款 FPGA，哪些稳压器和配置文件应列入 BOM，以及哪些较旧的参考器件需要通过生命周期或重新设计评估。

先确定具体器件，不要只写系列名称。XC7Z020-2CLG400I、XCZU3EG-1SBVA484E、XCZU9EG-2FFVB1156E 和 Versal Prime 器件都可以笼统地称为 AMD-Xilinx 可编程器件，但它们的电源轨数量、电流、上电时序、复位控制归属和存储器供电都不一样。TI 参考设计也要指明具体型号。只说“用 TI PMIC”没法照着做。

官方 TI 路径已发布的平台范围主要 TI 电源器件证据边界
TIDA-050000Artix-7、Spartan-7 和 Zynq-7000 变体TPS65023B、TPS568215、TPS62067、可选 TPS512005 V 原型板，电源轨由硬件设定；变体和电源轨重新映射很重要
TIDA-01480在文档所述 C784 语境下的 Zynq UltraScale+ ZU2CG 至 ZU5EVTPS65023B、TPS568215、TPS56C215、TPS62067、TPS51200、TPS22920可扩展的插座式原型；不能作为未列出的大型器件的证据
TIDA-01393从 ZU2CG 到更高端器件的可配置 Zynq UltraScale+ 应用TPS650864x 或用户可编程 TPS650861、外部 CSD87381P 功率级PMIC OTP、外部 FET 选型和电源域选择属于受控设计数据
TIPA-010000基于 XCZU9EG-2FFVB1156E 的 2026 概念验证TPSM843B22、TPSM8F7420、TPSM8287A15M、TPSM82816 及相关模块PDM 假设和最小电源轨合并决定了这些估算
TIDA-050020大电流 Virtex UltraScale+ VCCINT 参考TPS53681 搭配 CSD95490Q5MC 功率级200 A 类内核电源轨参考，不是完整的 FPGA 电源树
PMP22165Versal 常见用例 1 和 3TPS650861 加上 TPS53681 和 CSD95490Q5MC来自 2020 的经过测试的参考；当前 Versal PDM 场景和生命周期必须重新核查
面向 AMD-Xilinx FPGA 系列的 TI 参考路径
TI power-reference paths and their engineering boundaries

这张图是 LimChip 对当前 TI 设计文件夹的原创分类，用来指明证据审查的起点，并不表示某个系列内的每个器件都已涵盖。

选定 TI 器件前，先冻结 AMD 负载工况 #

对于 UltraScale+ 和 Versal 设计，AMD 目前将 Power Design Manager (PDM) 列为首选估算工具。2026.1 版本支持所有 UltraScale+ 和 Versal 器件，并可查看电源轨合并、时序和动态去耦信息。较早的系列仍使用 Xilinx Power Estimator。无论用哪种工具，输出结果的可靠性都取决于实际实现的时钟、利用率、收发器数量、I/O 标准、处理器负载、存储器接口和结温假设。

TI 设计必须依据该文件进行缩放，而不能只看一个标题电流值。例如，TIPA-010000 针对 XCZU9EG-2FFVB1156E 计算其建议电源轨时，采用了明确列出的假设，包括 320 MHz 时钟、70% 逻辑利用率、全部 Block RAM、UltraRAM 和 DSP 利用率，以及每个已使用 VCCO 电源轨 4 A。因此其 19 A 内核电源轨是针对特定输入的估算值，而不是通用的 XCZU9EG 值。

在打开稳压器选型器之前，先确定以下事项：

  • 完整的 FPGA 或自适应 SoC 订购代码、封装、速度和温度等级；
  • 当前 PDM 或 XPE 输出及其工具版本和工作负载假设；
  • 所需的最小电源轨或完整电源域场景；
  • 输入母线、浪涌范围、保持时间和允许的中间电源轨；
  • 每个数字、模拟、收发器、处理器、存储器和 I/O 电源轨；
  • 直流容差、纹波、瞬态阶跃、远端检测和去耦目标；
  • 上电、断电、输入失控丢失和复位要求；
  • 环境、气流、板面积、资格鉴定和生产寿命。

TIDA-050000：面向 7 系列器件的硬件可配置电源 #

TIDA-050000 是一款实用的 5 V、6 A 原型参考设计，具有十三个硬件可配置输出：八个降压、四个 LDO 和一个可选的 DDR 端接功能。它定义了三种装配变体，而不是一种通用构建。

变体 006 面向 Artix-7。已发布的电源轨表将大电流 VCCINT/VCCBRAM 路径分配给 TPS568215，将 DDR 电源分配给 TPS62067，将电流较小的辅助、ADC、收发器和 I/O 任务分配给 TPS65023B 输出。变体 007 面向 Spartan-7，主要器件相同，但有更多未使用通道可用于 I/O 或外设。变体 008 面向 Zynq-7000，在最低功耗配置中省略 TPS568215；TI 表示，当内核需求上升时，可以装配 TPS56C215。

Vendor Reference Design

硬件设定的方法无需定制 EEPROM 或 OTP 映像，但配置控制仍然少不了。电阻装配、TPS65023B 默认引脚、可选器件、电源轨网络名称和已装配变体都会成为已发布 BOM 的一部分。带有多千兆位收发器的 Artix-7 板可能需要 VMGTAVCC 和 VMGTAVTT 电源轨，而基本的 Spartan-7 构建并不使用这些电源轨。Zynq-7000 板则增加了处理系统、MIO、DDR 和复位之间的关系。

AMD 现行 Spartan-7 数据手册建议 先上 VCCINT 和 VCCBRAM，再上 VCCAUX，最后上 VCCO，关断时顺序相反。Zynq-7000 的处理系统还多了一项更严格的完整性条件：在 VCCPINT、VCCPAUX 和 VCCO_MIO0 达到最低工作电平之前，PS_POR_B 必须保持低电平。AMD 现行建议给出的 PS 优选上电顺序为 VCCPINT、VCCPAUX，然后是 VCCO_MIO0。因此，必须用稳压器的电源正常信号链来控制复位和外部 I/O 行为；只靠转换器标称的软启动延迟，并不构成完整的上电时序。

Zynq UltraScale+：三种 TI 方案如何选择 #

可扩展的分立原型 #

TIDA-01480 是 TIDA-050000 在 UltraScale+ 上的直接前代方案。文档记载的原型覆盖 ZU2CG 至 ZU5EV，采用指南中所述的 C784 封装。该设计按所选的成本、性能和电源域变体，将 TPS65023 或 TPS65023B 与 TPS568215、TPS56C215、TPS62067、TPS51200 和 TPS22920 搭配使用。

如果开发团队希望电源轨可见、可通过硬件配置，并且采用插座式电源卡，这条路线就很有吸引力。它的局限也同样值得注意：TI 明确列出了支持的器件范围。ZU9EG 或 ZU19EG 采购项若想沿用 ZU2CG–ZU5EV 的相数、电流限值或连接器电源轨映射，必须重新做 PDM 计算并完成板级验证。

可编程多轨 PMIC #

TIDA-01393 以 TPS65086x 系列为核心。默认参考装配使用 TPS6508641，面向 ZU3EG 风格的全域灵活性映射。该 PMIC 集成了三个降压转换器、三个外置 FET 降压控制器、LDO、一个 DDR 终端 LDO、负载开关、控制输入和电源正常输出。TI 还发布了预定义的 TPS650864x 变体以及用户可编程的 TPS65086100 路线。

该 PMIC 能紧凑地协调各电源轨，但 OTP 或 NVM 内容属于电气设计的一部分。采购订单若只写“TPS650861”，而没有确切的订购代码、编程状态、镜像校验和以及编程责任方，就是不完整的。外部 MOSFET 和电感也必须按实际电流选型；TIDA-01393 明确将 CSD87381P 视为一个实现点，而非可无限扩展的功率级。

在 2026 年 7 月 30 日的审查中，TI 将 TPS650861 和 TPS650864 列为在产。但这并不意味着所有预编程后缀都能互换。工厂 OTP 映射、封装、卷盘数量和温度等级必须与已发布的配置一致。

基于现有模块的概念验证 #

TIPA-010000 发布于 2026 年 4 月，是本证据集中最新的 TI 设计。它围绕 XCZU9EG-2FFVB1156E 提出了两个紧凑的单级电源树，尽可能减少电源轨合并。12 V 路径用 TPSM843B22 提供 0.85 V、19 A 数字电源轨，用 TPSM8F7420 四输出模块为 VCCO 和部分模拟负载供电，用 TPSM82912 模块为较小的电源轨供电。5 V 路径用两个并联的 TPSM8287A15M 模块应对同样的 0.85 V 负载，用 TPSM82816 模块为 VCCO 供电，用 TPSM82813 模块为较小的电源轨供电。

用于 XCZU9EG 的十二伏和五伏 TI 模块路径
TIPA-010000 module paths for a stated XCZU9EG load case

该图是对两张官方框图的示意性重绘，保留了所述的 OPN、核心负载和器件角色，详细的电源轨合并则放在 HTML 表格和当前 PDM 输出中。

TIPA-010000 负载情况项12 V 路径5 V 路径
0.85 V 数字，19 ATPSM843B222 × TPSM8287A15M 并联
最多六个建模 VCCO 电源轨，每个 4 A2 × TPSM8F7420，使用八个输出中的六个6 × TPSM82816
较小的数字和模拟电源轨TPSM82912，在适当处使用剩余的 TPSM8F7420 通道TPSM82813
TI 展示的时序选项TPS38700-Q1 或 LM3880/LM3881 类控制TPS38700-Q1 或 LM3880/LM3881 类控制
TI 所述假设下的已发布估算292 mm²，85.6%，12 W 损耗159 mm²，89.7%，8.4 W 损耗

这些面积、效率和损耗数字是 TI 针对文档记载的 2026 年 4 月配置的估算值，基于数据手册曲线和简化架构，其总输出功率低于 ZCU102 评估板。不得将其引用为其他 OPN、工作负载、开关频率或热环境下的实测性能。在本次审查中，TI 将 TPSM843B22、TPSM8F7420APG、TPSM8287A15M、TPSM82816 和 TPSM82813 列为在产产品。

大电流 Virtex UltraScale+ 和 Versal 路径 #

TIDA-050020 要解决的是一个棘手问题：为 Virtex UltraScale+ 提供大电流 VCCINT 电源轨。TI 给出的方案是 0.85 V、200 A 级六相设计，采用 TPS53681 和 CSD95490Q5MC 智能功率级。TPS53681 还提供 PMBus 配置、NVM、电压与补偿调节，以及输入、输出、电流、功率、温度和故障遥测。次级控制器输出可支持一路辅助电源轨。

Hardware Verified

这并不是完整的 Virtex 板电源树，也不能省去 VCCAUX、VCCBRAM、收发器、I/O 和配置电源轨的设计，或对 AMD 封装电流和 PDN 限值的核查。器件生命周期如今也很关键：TI 将 TPS53681 列为在产，但 CSD95490Q5MC 已不推荐用于新设计。替代智能功率级不能只看额定电流就放行；PWM 逻辑、电流与温度上报、故障行为、封装占位、补偿和热接口都必须重新验证。

PMP22165 把同样的受控电源思路用到了 Versal 参考设计上。其 2020 年发布的测试报告将用户可编程的 TPS650861 系统电源轨板与 TPS53681 多相 EVM 搭配，用于主 0.8 V、165 A 电源轨。TI 报告称，在 138 A 静态负载下纹波峰峰值为 7.7 mV，在文档所述设置下瞬态结果处于规定的 0.8 V ±3% 范围内。这些测量结果对该板和该配置是有力证据，但并不保证当前 Versal OPN 也能达到同样性能。

报告显示了一种分阶段启动：先建立偏置和 3.3 V，随后是高电流 0.8 V 电源轨，再是其余的主电源轨、辅助电源轨和 I/O 电源轨。不过，当前 AMD Versal 指南要求以确切的 PDM 电源管理场景和器件数据手册来控制电源轨分组和顺序。UG863 区分了最小电源轨场景和完整电源管理场景，并且在所需域电源有效之前，POR_B 必须保持有效。PMP22165 的顺序可作为参考证据保留，但实际顺序需根据当前 PDM 为所选 Versal 器件重新生成。

顺序、遥测和复位是相互独立的控制任务 #

平台控制顺序证据板级释放检查点
Spartan-7 和 Artix-7当前器件数据手册：内核/BRAM、辅助，然后 I/O，除非适用允许的合并在已供电的 I/O bank 和配置电源轨有效之前，保持外部驱动器不活动
Zynq-7000器件数据手册加上当前 PS eFUSE 公告在达到所需 PS 电源轨阈值期间，保持 PS_POR_B 为低电平
Zynq UltraScale+当前 DS925 和所选 UG583 合并场景LPD 必须运行才能实现 FPD 功能；仅在所使用的 FPD 电源轨有效后才释放 PS_POR_B
Virtex UltraScale+确切的器件数据手册、UG583 和 PDM/XPE 输出在 FPGA 引脚处验证内核、辅助、BRAM、收发器和 I/O 的顺序
Versal当前器件数据手册和 PDM 场景在所需 PMC 和已供电域电源轨期间保持 POR_B；监控 DONE 和 ERROR_OUT 策略

电源正常信号可以门控下一电源轨，但它们通常表示稳压器阈值，而不是最终的引脚级稳定。I2C 在 TPS650861 上控制并读取 PMIC；TPS53681 上的 PMBus 增加了丰富的遥测和故障信息。这两种总线都不能替代在合格检测点对纹波、跌落、过冲、单调斜坡和失控关断进行的示波器测量。

明确界定职责归属：

  • 每条电源轨或每组电源轨由哪个器件使能；
  • 哪种电源正常信号组合推进时序；
  • 哪个控制器置位和释放 PS_POR_B 或 POR_B；
  • PMIC OTP、控制器 NVM 和时序器配置存储在何处；
  • 哪个主机捕获首次故障遥测数据，以及它如何在输入崩溃时存活；
  • 电源轨如何放电，以及如何防止通过 I/O、收发器或外设反向供电。

TI FPGA 电源设计的 BOM 与生命周期控制 #

稳压器基础编号只是生产记录的开始。受控的 TI 电源 BOM 应保留：

  1. 确切的 FPGA OPN、PDM 或 XPE 文件、工具版本以及经批准的负载假设。
  2. 指定的 TI 参考设计、版本以及每一处有意偏离。
  3. 完整的可订购功率器件代码、封装、温度等级和包装选项。
  4. PMIC OTP 或用户编程镜像、PMBus NVM 文件、校验和、地址以及编程流程。
  5. 外部 MOSFET 或智能功率级代码、相数、电感、电流检测网络和补偿。
  6. 时序控制器代码、阈值、延迟、复位真值表和故障响应。
  7. 远程检测布线、关键电容器清单、叠层和热设计。
  8. 当前生命周期证据、PCN/PDN 审查以及针对 NRND 器件的经批准重新设计路径。

不要因为产品页面推荐了某款更新的 TI 器件，就把它当作直接替代品。对于 CSD95490Q5MC，正确的 RFQ 回复是指出 NRND 状态，并要求工程部门选择并验证一套在产的控制器与功率级组合。对于 TPS650861 设计，要确认由谁对空白器件编程，以及如何识别已编程批次。对于 2026 模块方案，要保留确切的模块封装和并联均流实现，而不是只报系列名称。

实用 RFQ 核对清单 #

将以下内容放在一次受控请求中发送：

  • 完整的 AMD FPGA 或自适应 SoC OPN 和封装；
  • 板卡版本、输入母线范围、环境和认证等级；
  • 包含时钟、利用率、收发器、存储器和温度假设的 PDM 或 XPE 导出文件；
  • 包含电压、容差、电流、瞬态、噪声和时序要求的电源轨表；
  • 选定的 TI 参考设计和装配变体；
  • 完整的控制器、转换器、模块、功率级、时序控制器和 DDR-PMIC 可订购代码；
  • 每个 OTP 或 NVM 器件的已编程镜像要求和校验和；
  • 已批准的电感、电容、检测和热界面部件；
  • 目标数量、生产周期、日期码规则、包装和可追溯性文件；
  • 明确声明替代需经工程批准。

下单前，请向授权渠道或合格供应商确认当前库存、交期和生命周期。这些数据随时会变，参考设计的发布日期并不能保证供货。

结论 #

只有把 TI 的 AMD-Xilinx 电源参考设计当作有明确适用范围的依据，这套产品组合才能发挥最大价值。TIDA-050000 是可配置的 7 系列原型，TIDA-01393 是可编程的 Zynq UltraScale+ PMIC 方案，TIPA-010000 是基于现有模块的 XCZU9EG 概念验证，TIDA-050020 是大电流核心参考设计，PMP22165 则是经过测试、但生命周期敏感的 Versal 起点。这些设计都不能替代 AMD 最新的功耗估算、器件上电时序规则或量产验证。

跨厂商方法可参考 AMD-Xilinx FPGA Power Delivery: Design Guide 和已完成的 ADI vs Renesas vs TI vs MPS AMD-Xilinx Power Comparison。该对比中，TI 的可配置原型、当前模块方案以及对生命周期敏感的大电流参考都各自限定在相应的证据范围内。本系列的 Altera 部分见 Altera FPGA Power Delivery: Design Guide、Powering Altera Agilex 3, 5 and 7 FPGAs 和 Stratix 10 and Arria 10 Power Design。

如需受控构建，请提交确切的 FPGA OPN、PDM 或 XPE 文件、电源轨表、参考设计版本、已编程器件要求和目标数量。有了这些信息，采购才能保留设计依据，而不是把需求简化成标称电压和基本料号。

官方参考 #

最终设计决策请以原厂数据手册及获批准的工程资料为准。