Afshin Odabaee

FPGA 開發套件容許系統開發人員不需要設計一個完整的系統就能評估 FPGA。圖 1 和圖 2 示出了 Altera 的新型 20nm Arria 10 FPGA 和 Arria 10 SoC (片內系統) 開發板。這些開發板由 Altera 進行了測試和驗證，并舉例說明了布局、信號完整性和電源管理方面的優質設計方法。

圖 1：Arria 10 GX FPGA 開發套件板

圖 2：Arria 10 SoC 開發套件板

針對內核、系統和 I/O 的電源管理

謹慎地選擇高端 FPGA (包括 Arria 10) 的電源管理解決方案應謹慎地選擇。經過審慎考慮的電源管理設計可縮減 PCB 尺寸、重量和復雜性，并可降低功耗和冷卻成本。而且，它對于實現優質系統性能是必不可少的。例如，從 12V DC/DC 穩壓器提供 0.95V/105A 以給圖 1 的 Arria 10 GX FPGA 內核供電，這有幾個特點以配合 SoC 的節能方案：

Arria 10 的 SmartVID 采用 DC/DC 穩壓器的集成型 6 位并行 VID 接口，以控制 DC/DC 穩壓器以及降低靜態和動態狀態期間的 FPGA 功耗。

DC/DC 穩壓器的非常低值 DCR 電流檢測通過盡量減少電感器中的功率損失來改善效率。溫度補償可在較高的電感器溫度下保持準確度或 DCR 值。

表 1 概要給出了圖 1 所示 Arria 10 開發套件的電源軌和功能。該表羅列了針對每種功能的凌力爾特器件型號和描述。登錄 www.linear.com.cn/altera 網址，點擊 Arria 并了解這里介紹的兩款開發板之技術細節。

表 1：用于圖 1 所示 Arria 10 GX FPGA 開發套件的電源管理物料清單

利用 LTpowerPlanner 設計工具進行電源樹的定制

如果您的電源要求與開發套件中舉例說明的設計不同，將怎樣呢? 對于此類場合，可使用基于 PC 的 LTpowerPlanner? 設計工具以實現系統電源樹的個性化和優化。從開發套件中給出的建議著手，然后容易地重組電源模塊 (power block)、更改功率額定值、計算效率和功率損耗、進行每個電源模塊的仿真、選擇 DC/DC 穩壓器的型號、并認證一款定制的解決方案。LTpowerPlanner 可針對 Arria 10 開發套件的 FPGA 和系統要求產生電源樹 (圖 3)，并可在涵蓋面更廣的 LTpowerCAD? 設計工具內提供，登錄 www.linear.com.cn/ltpowercad 即可免費下載。

圖 3：用于 Arria 10 GX FPGA 開發板 (圖 1) 的電源樹。采用 LTpowerPlanner 進行設計，一款分析性和簡單的首步設計工具以用于映射系統的電源要求。

LTpowerCAD 使用戶能夠：

選擇特定的凌力爾特 DC/DC 穩壓器以與某種給定的電源規格相匹配

選擇合適的功率組件 (例如：電感器、電阻器和電容器)

優化效率和功率損耗

優化穩壓器環路穩定性、輸出阻抗和負載瞬態響應

把設計導出至 LTspice? 以進行時域仿真

結論

通過登錄網址可獲取針對 Altera Arria 10 FPGA 和 SoC 以及其他 Altera FPGA 的開發套件設計指導 (包括電源樹和物料清單)。這些開發套件已由 Altera 或第三方開發商進行測試和驗證。

審核編輯：郭婷