תכנון ייחוס לספק מתח של SmartFusion2 FPGA

פורסם ב-ינואר 23, 2017

חברת Exar הכריזה על תכנון ייחוס של ספק מתח מיתכנת עבור רכיבי FPGA של חברת מיקרוסמי ממשפחת SmartFusion2 SoC

Share via Whatsapp

הפופולריות של מערכי שערים מיתכנתים (FPGA) נמצאת בצמיחה מתמדת משום שהם מציעים פתרון דינמי, זמן הגעה מהיר לשוק, גמישות ויכולת שימוש חוזר בקניין רוחני (IP). רכיבי FPGA, כמו למשל SmartFusion2 SoC FPGA של חברת Microsemi, מאפשרים למתכנני המערכות להגיב טוב יותר לשינויים של הרגע האחרון בהגדרת המוצר ומקצרים את זמן הפיתוח. רכיבי FPGA מודרניים דורשים בלוקים פנימיים ייעודיים רבים כדי לספק את הליבה, I/O, זיכרון וערכי מתח ברמות דיוק נוספים.

כדי לפעול כהלכה, מערכי FPGA דורשים פתרונות לניהול מתח שעוצבו בקפידה. רציפות הפעלה/כיבוי לא נכונה, זמני מעבר בלתי מבוקרים של האותות או הגדלת מתח לא מונוטונית במערכות רגישות עם הפסקות מרובות, עלולים לגרום לבעיות במהימנות ולהופעת תקלות במערכת. פתרון אידאלי לניהול מתח לצורך הספקת מתח ל-FPGA יספק לא רק בקרה קלה של פרמטרים חיוניים אלה, אלא גם יהיה קומפקטי, גמיש וקל ליישום.

פתרון Exar לניהול אספקת המתח של SmartFusion2

חברת Exar מציעה פתרון מלא לניהל הספקת מתח של SmartFusion2 FPGA באמצעות רכיב  XRP7714 – ‏PMIC אוניברסלי בעל ארבעה ערוצים, הכולל טכנולוגיית ניהול מתח ניתנת לתכנות. תכנון הייחוס מספק ארבע מסילות חשמל בפתרון קומפקטי של 1.5 על 1.5 אינץ'‎. הפתרון כולל V2 ל-VDD, V5 ו-V2.5 ל-VDDI ואספקה של V8 ל-DDRIO ול-DDR.

פתרון זה לאספקת מתח, הניתן לתכנות, הינו גמיש ומאפשר שינויים דינמיים ברמות מתח היציאה, הרציפות, העיתוי, תדר המיתוג ופונקציות אחרות. ניתן לבצע שינויים במתחים, בהגבלות הזרם, סדר, קצב והשהיות בכל עת ללא שינויים ברמת הלוח, גם לאחר שהמוצר נמצא בשטח. ניתן גם לנטר תקלות, מתחי יציאה וזרמים. ישנם ארבעה אותות GPIO שניתן לתכנת כדי לספק מצב של אותות אספקת מתח תקינה, הפעלה ותקלות.

כרטיס אספקת המתח החדש

השוואה לפתרונות אנלוגיים מסורתיים

פתרונות אספקת המתח האנלוגיים המסורתיים הם פתרונות סטטיים, שנועדו לאפליקציה מסוימת. אם נדרשים שינויים במתח, בקצב שינוי העומס או ברציפות, גם תכנון המעגל חייב להשתנות. יש לחשב מחדש את ערכי הרכיבים ולשנות אותם כך שיעמדו בדרישות המערכת החדשה. אם השינוי מתבצע בשלב מאוחר במחזור העיצוב, הדבר עלול לחייב שינוי מקיף עוד יותר ועיכובים בזמן ההגעה לשוק. פתרונות אנלוגיים לאספקת מתח נוטים להיות קבועים, פחות גמישים ודורשים בדרך-כלל שטח לוח נוסף בהשוואה לפתרון אספקת מתח הניתן לתכנות.

פתרון אנלוגי טיפוסי לאספקת מתח, בעל 4 ערוצים, יכול להשתמש ב-150 רכיבים כמעט. ואפילו יותר אם פונקציות ההתחלה-הרכה, קביעת המרווח או הרציפות מיושמות באופן בדיד. תכנון הייחוס להספקת מתח SmartFusion2 מדגם XRP7714 מספק 4 מתחי הספקה, משתמש בפחות מ-35 רכיבים וכולל תכונות רבות שאינן זמינות בפתרון אנלוגי בסיסי. בהן: התחלה-רכה (Soft Start), קביעת מרווח (Sequencing), רציפות ועקיבה, בקרת מתח דינמית וניהול תקלות מותנה.

רציפות הפעלה וכיבוי בתכנון היחוס החדש

פתרון אספקת המתח ניתן להתאמה אישית באמצעות עיצוב ותוכנת תצורה של Exar,‏ PowerArchitect™‎. הוא מציע הכנה מהירה של אב-טיפוס וזמן הגעה מהיר לשוק תוך ביצוע שינויי ייצור של הדקה האחרונה ללא עיכובים משמעותיים.  מתח יציאה, תדר מיתוג, רציפות וניהול תקלות ניתנים לתכנות דרך I2C.

התכנון  נתמך על-ידי Application Note ANP-48  ותוכנת    PowerArchitect x.4, הניתנת להורדה חופשית מאתר חברת Exar, כולל קובצי התצורה. התכנון מתחבר למודול התקשורת של Exar‏ ( V80XRP77XXEVB-XCM), המספק ממשק ל-PowerArchitect ומאפשר תכנות של הלוח.

סיכום

תכנון הייחוס לאספקת מתח עבור  FPGA מהסוג של SmartFusion2 הוא מערכת מתח מלאה בעלת 4 יציאות. הסדר וקצב שינוי העומס עבור כל אספקת מתח מתוכנתים באופן המותאם לדרישות הרציפות של SmartFusion2. ניתן לפקח על כל פעולות הספקת החשמל בממשק I2C.

 

פורסם בקטגוריות: FPGA , כללי