如何为FPGA供电?

作者:电工吧 日期:2022-06-06 19:41:13 人气: 栏目:

1.什么是FPGA

FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列),是指一种通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元,完成既定设计功能的数字集成电路。顾名思义,其内部的硬件资源都是一些呈阵列排列的、功能可配置的基本逻辑单元,以及连接方式可配置的硬件连线。简单来说就是一个可以通过编程来改变内部结构的芯片。


它是在 PLA、PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。


FPGA 普遍用于实现数字电路模块,用户可对 FPGA 内部的逻辑模块和 I/O 模块重新配置,以实现用户的需求。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。可以毫不夸张的讲,FPGA 能完成任何数字器件的功能,下至简单的 74 电路,上至高性能 CPU,都可以用 FPGA 来实现。FPGA 如同一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。

2.FPGA供电

如果我们设计过任何类型的电子系统,我们可能已经使用过现场可编程门阵列 (FPGA)。FPGA 允许我们配置逻辑块,以无数种排列方式“连接在一起”以执行从复杂的组合功能到更简单的逻辑序列的各种任务,从而为系统设计引入了高度的定制化和灵活性。今天的 FPGA 越来越成为集成了模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC) 的“混合信号”芯片。它们还具有额外的信号调理和处理模块,可将它们转变为完整的片上系统 (SoC),用于 4G/5G 无线基站、100 Gb 以太网交换机、高级驾驶辅助系统 (ADAS) 等终端设备应用,云企业存储,测试和测量,


随着负载调节变得越来越严格(最新的 FPGA 内核轨为 +/-3%,包括 DC 和 AC 调节和纹波),为 FPGA 供电可能具有挑战性。排序也可能很复杂,存在 10 个或更多电压轨。


我们必须在设计 FPGA 收发器电源解决方案时考虑到低输出噪声,将输出电压纹波限制在低于 10mV 峰峰值。


最重要的是,电源的热性能必须出色,才能在各种工作条件下实现可靠的电源设计。

使用UCD90120A 是一款 12 轨 PMBus/I2C 可寻址电源排序器和监视器。该器件集成了一个12位ADC, 此ADC可监视多达 12个电源电压输入。 26个GPIO引脚可被用于电源启用,加电复位信号,外部中断,级联,或者其它系统功能。这些引脚中的12个引脚提供PWM功能。凭借这些引脚,UCD90120A 支持裕度调节以及通用 PWM 功能。

运用引脚选择电压轨状态功能可实现特定的电源状态。该功能允许使用多达3个GPI来启用和停用任意电压轨。对于执行系统低功耗模式及用于硬件设备的高级配置和电源接口 (ACPI) 规范而言,这一点是很有用处的。

这个TI的 融合数字电源?设计人员软件用于器件配置。这款基于PC的图形用户界面 (GUI) 提供了一种用于配置,存储和监视所有系统操作参数的直观界面。


1 是带有相应 TI Designs 参考设计的Xilinx Virtex UltraScale FPGA 电源树,显示了 TI UCD90120A PMBus 定序器通过 PMBus TI Fusion Digital Power ?图形用户界面 (GUI)正确地对轨道进行上下排序的轨道。



如何为FPGA供电?

1:Xilinx Ultrascale Virtex FPGA TI 设计框图。

凭借 TI 广泛的电源产品,我们的电源设计服务团队不断为市场上可用的顶级 FPGA 开发优化的电源解决方案。

借助 1,400 多个TI Designs 电源参考设计,我们可以轻松筛选和选择用于 FPGA 电源的设计。只需单击 Power Parameter 搜索窗口中的为 FPGA 设计过滤器,即可查看当前在我们的 TI 设计参考设计库中的 33 种 FPGA 电源设计。我们可以进一步对结果表的每一列进行排序,并将整个列表导出到 Microsoft Excel;见图 2。

如何为FPGA供电?

如何为FPGA供电?

2:“搜索 FPGA 设计”TI 设计过滤器。

TI 电源参考设计是使用所有可用的设计资料构建和测试的,例如原理图、材料清单、布局文件、测试报告和热性能数据,如图 3 所示。

如何为FPGA供电?

3:FPGA TI 电源设计热图像。

我们不断更新我们的参考设计数据库,最近推出了30A PMBus 参考设计,适用于 Xilinx Zynq Ultrascale+ ZU9EG MPSoC FPGA Core Rail,用于基站应用

因此,如果我们的系统设计计划包括 FPGA,请访问TI 设计参考设计库并快速找到我们 FPGA 电源解决方案。



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