Power Management

Kompakte Stromversorgung für SmartFusion2 SoC-FPGA

| Autor / Redakteur: Simo Radovic * / Sebastian Gerstl

Kompakte, flexible Stromversorgung für Smart Fusion SoC-FPGAs: XRP7714 SmartFusion2 Power Referenz-Design von Exar.
Kompakte, flexible Stromversorgung für Smart Fusion SoC-FPGAs: XRP7714 SmartFusion2 Power Referenz-Design von Exar. (Bild: Exar)

FPGAs erfreuen sich im Embedded-Bereich zunehmender Beliebtheit. Um aber hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist eine kompakte, flexible Power-Management-Lösung essentiell.

FPGAs (field-programmable gate array) erfreuen sich wachsender Popularität, denn sie bieten eine dynamische Lösung mit kurzer Time-to-Market, und sie erlauben gleichzeitig Flexibilität beim Design sowie die Wiederverwendung der IP. Bausteine wie das SmartFusion2 SoC-FPGA von Microsemi ermöglichen dem System- Entwickler die schnelle Reaktion auf kurzfristige Änderungen der Produkt-Definition. Sie verkürzen darüber hinaus die gesamte Entwicklungsphase.

FPGAs erfordern mehrfache dedizierte Rails: zur Versorgung des Kerns, des I/O, des Speichers, nebst weiteren präzise einzuhaltenden Spannungen. Zu ihrer korrekten Funktion benötigen daher FPGAs ein sorgfältig ausgelegtes Power Management. Denn ungenaues Sequencing beim Start-up und Shut-down, unkontrollierte Anstiegszeiten oder nicht-monotones Ramp-up von empfindlichen Multi-Rail Systemen können Zuverlässigkeitsprobleme heraufbeschwören und Systemausfälle auslösen.

Eine ideale Power-Management-Lösung zur Versorgung eines FPGA bietet nicht nur eine einfache Steuermöglichkeit für diese vitalen Parameter, sondern realisiert außerdem eine kompakte, flexible und einfache Implementierung.

Die SmartFusion2-Versorgungslösung

Exar bietet eine vollständige Versorgungslösung für das SmartFusion2 FPGA auf der Basis des XRP7714, einem universellen Quad-Channel PMIC mit programmierbarer Power-Technologie. Das Referenz-Design versorgt vier Power Rails als kompakte 1,5 x 1,5 Zoll große Lösung:

  • 1,2 V VDD
  • 1,5 V und 2,5 V VDDI
  • 1,8 V für DDRIO und die DDR-Versorgung

Bild 1: Darstellung der programmmierbaren Versorgungslösung von Exar.
Bild 1: Darstellung der programmmierbaren Versorgungslösung von Exar. (Bild: Exar)

Die in Bild 1 dargestellte programmmierbare Versorgungslösung ist außerordentlich flexibel und erlaubt dynamische Änderungen der Ausgangsspannungspegel, des Sequencing und Timing, der Schaltfrequenz und anderer Funktionen. Modifizierungen der Power Rails können jederzeit ohne Änderungen auf der Board-Ebene stattfinden, sogar nach der Auslieferung des fertigen Produkts. Fehlerbedingungen, Ausgangsspannungen und -ströme lassen sich ebenso überwachen. Insgesamt vier GPIO-Signale sind verfügbar. Diese können so programmiert werden, dass sie den Power-Good-Status, die Enable-Bedingungen und Fehlersituationen anzeigen.

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