Notă privind aplicația electronică 5447 Alegeți sursa de alimentare potrivită pentru FPGA
29 octombrie 2012
Notă de aplicație 5447 Alegeți sursa de alimentare potrivită pentru FPGA
Pentru:
Viral Vaidya, director de afaceri
10 octombrie 2012
Rezumat: Există multe lucruri de luat în considerare atunci când proiectați o sursă de alimentare pentru o matrice de poartă programabilă în câmp (FPGA). Acestea includ (dar nu se limitează la) numărul șinelor de înaltă tensiune și diferitele cerințe atât pentru secvențierea/urmărirea, cât și pentru limitele de tensiune ondulare. Această notă de aplicație explică aceste și alte considerații de alimentare cu care ar trebui să se gândească un inginer atunci când proiectează o sursă de alimentare pentru un FPGA.
O versiune similară a acestui articol a apărut în numărul 1 august 2012 al Specificator electronic revistă.
Introducere
Programabilele de teren (matricele de poartă FPGA) și dispozitivele logice programabile complexe (CPLD) necesită 3 până la 15 sau chiar mai multe șine de tensiune. Pânza logică se află de obicei în cel mai recent nod tehnologic de proces care determină tensiunea de alimentare a miezului. Configurarea, curățarea circuitelor, diverse I/O, emițătoare-receptoare serializatoare/deserializatoare (SerDes), manageri de ceas și alte funcții au toate cerințe diferite pentru șinele de tensiune, secvențierea/urmărirea și limitele de tensiune de ondulare. Un inginer trebuie să ia în considerare toate aceste probleme atunci când proiectează o sursă de alimentare pentru un FPGA.
Cerințe de alimentare Începeți cu șinele de tensiune
Deoarece dispozitivele logice programabile (PLD-uri) și FPGA își asumă rolul unui sistem pe un cip (SoC) de pe placa dvs., alimentarea acestor dispozitive este comparabilă cu alimentarea unui sistem complet. FPGA high-end precum seria Xilinx Virtex ® ® M și seria Altera Stratix ® ® au cu ușurință 10 până la 15 benzi dedicate. FPGA cu densitate mai mică, cum ar fi Xilinx ® seria Kintex și Spartan ® sau seria Altera ® Arria și Cyclone ® pot avea 2 până la 10 benzi, în funcție de aplicație.
Cu FPGA-urile care variază foarte mult, este foarte important să alegeți sursa de alimentare corectă pentru fiecare aplicație. Trebuie să definiți setul de regulatoare de putere pentru nivelul general de putere al fiecărei benzi, cerințele de secvențiere a benzilor și nevoile sistemului de gestionare a energiei. Acesta este motivul pentru care regulatoarele cu o precizie de 1% în reglarea liniei/sarcinii (PVT) și variațiile de tensiune-temperatură ale procesului sunt atât de critice ( figura 1 ).
Înțelegeți sistemul
La nivel de sistem, considerațiile de proiectare influențează alegerea arhitecturii puterii. Sistemele de aprindere Proiectele FPGA pentru aplicații simple utilizează regulatoare Single și MultiRail care preiau o intrare de 5V/12V și o sursă de alimentare pentru toate șinele FPGA și au secvențe încorporate și componente externe minime. Ușurința de utilizare este esențială în aceste aplicații, iar integrarea ridicată în controler va oferi această ușurință de utilizare. Caracteristicile care simplifică aceste modele MOSFET de putere includ dispozitive interne, offset intern, programabilitate digitală și chiar inductoare interne.