FPGA设计中电源管理

FPGA设计全流程 ModelSim Synplify Pro ISE.pdf

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FPGA设计中电源管理

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过去，FPGA 设计者主要关心时序和面积使用率问题。但随着FPGA 不断取代ASSP 和ASIC器件
计者们现正期望能够开发低功耗设计，在设计流程早期就能对功耗进行正确估算，以及管理和对
FPGA 相关的各种内部电压及I/O 电压排序。电源管理已成为FPGA 设计者的一个重要考虑因素，
是在设计便携式、电池供电的产品时。通过功率监控设计技术能够减少功耗、增强可靠性、降低
成本，并减少对电源和冷却的要求。
设计者可能会面临的与FPGA 电源相关的主要问题如下：系统级电源要求是什么？将要消耗多少
流？要求多大的电压水平以及上电和断电问题？器件的温度条件如何，在该设计给定的温度环境
件能否可靠地工作？在电路板上是否需要针对发热器件内置冷却装置？
电源理论
在电子器件中，功率通常被定义为电流做功的量。器件往往将电能转换为热能，但遗憾的是，除
设计一个加热器或者是电灯泡，否则在大多数应用中热都被认为是无用的。了解FPGA 的热动力
理将有助于设计者选择事半功倍的方法来降低功耗。总功耗是某些类型的低功耗器件以及工艺节
器件封装特性的函数。
功耗的AC部分( 与电路资源相关) 是功耗的动态部分。AC功耗与电路资源的工作频率和操作状态
及电路资源的数量直接成正比。以下等式说明了降低供电电压(最主要的因素) 、开关电容、节点
换频率或信号转换频率是如何影响功耗的。