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大规模现场可编程门阵列（FPGA）开发系统电源设计研究
发布时间:2015-09-01 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
设计经验表明，大部分情况下对于Xilinx的FPGA来说，核心电压先于I/O电压供给是个比较好的做法。
2.4 电流监测和限制
对于Spartan II和Spartan IIE系列FPGA，电流监测和限制一般不推荐使用，因为，在核心电压（VCCINT）上升至0.6V到0.8V之间时，该系列FPGA会产生一个较大的启动涌入电流，如果存在监测电路就会降低输出电压以限制电流，使电压上升产生波动。如果一定要采用监测电路，启动限制电流不能低于核心电压（VCCINT）额定电流的2倍。对于其他系列FPGA由于不存在涌入电流，所以无此要求。
2.5 电压功耗估计
FPGA由一个未连接的电路单元阵列组成，通过用户编程进行配置。FPGA的电源功耗一般取决于以下因素：内部资源的使用率塑封电感，工作时钟频率，输出变化率，布大电流电感线密度，I/O电压等，见表3。不同的应用，电源实际功耗相差非常大。
表3 FPGA电源功耗因素
核心电压功耗因素 共模电感器 I/O电压功耗因素 工作时钟频率 工作时钟频率 逻辑单元使用率 使用的I/O数目 RAM使用率 输出变化率 输出变化率 I/O标准 布线密度 输出驱动和负载 Xilinx的电源估计软件是一个准确估计各系列FPGA功耗的一个很好的工具。利用此工具我们得到了VirtexII系列FPGA的电流估计结果，见表4。表4中我们做了如下假定：输出变化率25％（450MHz）和15％（100MHz）；逻辑单元使用率为100％；器件工作在单一频率下；布线密度为中等；输出负载电容为30pF；I/O使用率为100％磁环电感；50％的I/0端口为输入，其余的为输出；输出I/O中16个为DDR标准，其余的为SDR标准。
表4 VirtexII系列FPGA电源功耗 大功率电感贴片电感器
器件型号 VCCINT /V
VCCAUX /V
VCCO /V
Max I/O
ICCINT at 450MHz/A
ICCAUX /mA
ICCO at 450MHz/A
ICCINT at 100MHz/mA
ICCO at 100MHz/mA
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