Altera推出電源優(yōu)化的FPGA參考設計縮短開發(fā)時間

2014-01-02 09:54 來源:電源網(wǎng) 作者:和靜

FPGA是一種非常復雜的數(shù)字處理器,并且其中還包含了高性能的模擬器件,因此,如何給它提供電流非常具有挑戰(zhàn)性。另外,Stratix10系列FPGA采用了14nm工藝,這意味著電源必須是高性能的,而且設計難度也非常大。 今年5月份,Altera公司并購了電源公司Enpirion,該公司以設計體積小、效率高、容易使用、高可靠性的電源電路板而出名。前不久,該公司推出了面向Cyclone V SoC優(yōu)化的第一款參考設計(圖1)。Altera公司電源業(yè)務部市場總監(jiān)Mark Davidson介紹說,收購Enpirion之后,Altera和Enpirion成為了一個整體公司,這樣就可以更好地利用其在電源和在FPGA方面的專業(yè)知識。將兩個公司的專業(yè)知識結(jié)合在一起設計解決方案,是這兩個公司以前沒有辦法提供的。

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圖1:電源優(yōu)化的FPGA參考設計。

該電源解決方案提高了效率,縮短了開發(fā)時間,減小了電路板面積,降低了BOM成本。它運用了一套模擬設計流程,能夠?qū)崿F(xiàn)很高的開關(guān)頻率和很高的效率。電感對DC-DC轉(zhuǎn)換器來說非常重要,該參考設計運用了磁性工程學的知識,可以在很小的面積內(nèi)實現(xiàn)很強的電流。 同時,這款完整的電源解決方案,也實現(xiàn)了很高的可靠性(圖2)。

圖2:Enpirion實現(xiàn)了獨特的電源優(yōu)勢。

圖2:Enpirion實現(xiàn)了獨特的電源優(yōu)勢。

《電子技術(shù)設計》網(wǎng)站版權(quán)所有,謝絕轉(zhuǎn)載 該參考設計在引腳布局上減小了50%,功耗降低了35%;其控制環(huán)路通過控制FPGA電壓精度,帶來優(yōu)異的瞬變性能,使得大容量去耦電容的使用減少了50%;其低噪聲和低紋波特性,使得它能夠高效地為收發(fā)器和鎖相環(huán)(PLL)供電;通過減少元器件數(shù)量,該電源提高了可靠性,降低了生命周期成本。 圖3顯示了Cyclone V SoC參考設計獲得的一些實際成果。圖中所示之前和之后的電路,是使用以前的開發(fā)套件與具有Enpirion電源轉(zhuǎn)換的新的開發(fā)套件所做的比較。圖中的七個電路是Enpirion的powerSoC。從圖中可以看到,器件面積減少了50%,總體面積縮小了22%。除了變小之外,它的效率更高了,功耗降低了35%。同時,F(xiàn)PGA在使用新技術(shù)后,電容數(shù)量減少了50%(打叉劃掉的五個電容是不再需要的電容數(shù)量,每一個電容約為50美分,又花錢又占電路板面積)。

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圖3:Cyclone V SoC參考設計減小了系統(tǒng)體積,降低了功耗,減少了大電容。

《電子技術(shù)設計》網(wǎng)站版權(quán)所有,謝絕轉(zhuǎn)載 目前,該Cyclone V SoC電源參考設計可下載的設計包包括:開始設計所需要的信息、原理圖、每一電源組件的Gerber文件、完整的物料清單(BOM)列表和應用筆記。未來,Altera還將增加更多的參考設計提供給客戶。 Altera在收購了Enpirion公司以后,比以前兩家獨立的公司提供了更多的創(chuàng)新,包括:最大開關(guān)頻率 + 集成電感 = 最少的大容量去耦電容,保證了FPGA性能;減少去耦電容 = 降低成本 + 更小的體積;提高集成度 + 減少元器件數(shù)量 = 更高的可靠性,更低的總成本。Mark Davidson表示,通過把電源、FPGA系統(tǒng)工程、電路板布局以及信號完整性領(lǐng)域的專家集中起來,可以設計出更好的解決方案。這樣就可以提供更小、性能更優(yōu)越、效率更高的產(chǎn)品,讓客戶的工程師不用花更多的時間在電源設計上下功夫。 另外,該電源參考設計做了很多的簡化——從傳統(tǒng)的18步分立式設計流程,演進到PowerSoC設計流程只需要6步;現(xiàn)在的Power SoC參考設計流程甚至從6步減少到了3步(圖4)。

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圖4:電源參考設計支持產(chǎn)品更迅速面市。

《電子技術(shù)設計》網(wǎng)站版權(quán)所有,謝絕轉(zhuǎn)載 目前,Altera已經(jīng)能夠提供Cyclone V SoC參考設計,其他的三款28nm參考設計(Stratix V GX FPGA、Arria V GT FPGA、Cyclone V GX FPGA)正在開發(fā)過程中(圖5)。同時,具備Enpirion電源的Cyclone V SoC開發(fā)套件目前已經(jīng)啟動,而其他三款具備Enpirion電源的開發(fā)套件將會在2014年上半年提供。

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圖5:Altera提供的參考設計。

最后,Mark Davidson補充道:“我們這個電源優(yōu)化的FPGA參考設計,不僅能讓我們的客戶把更好的產(chǎn)品以更快的時間投放市場,還可以讓Altera在客戶那里的地位更重要。這樣也可以不斷地提高我們的競爭優(yōu)勢。同時,Enpirion的電源器件模塊除了支持我們自己的FPGA之外,也可以和其他處理器放在一塊使用?!?

Altera 電源優(yōu)化 FPGA參考設計

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