أصبحت دقة مصدر الطاقة DC-DC أكثر دقة مع دقة FPGA.

“يستمر مصنعو FPGA في استخدام عمليات أكثر تقدمًا لتقليل استهلاك طاقة الجهاز وتحسين الأداء. وفي نفس الوقت ، فإن FPGAs لديها متطلبات أكثر وأكثر صرامة بشأن دقة مصدر الطاقة. يجب الحفاظ على الجهد ضمن تفاوتات صارمة للغاية. إذا كانت الطاقة يتجاوز نطاق جهد الإمداد متطلبات المواصفات ، وسيؤثر على موثوقية FPGA ، وحتى يتسبب في فشل FPGA.

“

عادةً ، بالإضافة إلى دقة مصدر الطاقة التي تؤثر على استقرار وموثوقية النظام بأكمله ، يمكن أن يساعدنا مصدر طاقة عالي الدقة أيضًا في تقليل استهلاك طاقة النظام.

يستمر مصنعو FPGA في استخدام عمليات أكثر تقدمًا لتقليل استهلاك طاقة الجهاز وتحسين الأداء. وفي نفس الوقت ، فإن FPGAs لديها متطلبات أكثر وأكثر صرامة بشأن دقة مصدر الطاقة. يجب الحفاظ على الجهد ضمن تفاوتات صارمة للغاية. إذا كانت الطاقة يتجاوز نطاق جهد الإمداد متطلبات المواصفات ، وسيؤثر على موثوقية FPGA ، وحتى يتسبب في فشل FPGA.

تشير كل من Intel (Altera) FPGAs و Xilinx FPGAs بوضوح إلى متطلبات دقة مزود الطاقة في ورقة البيانات ، والأكثر تطلبًا هو مصدر الطاقة لأجهزة الإرسال والاستقبال الأساسية وعالية السرعة. على سبيل المثال ، يجب أن تكون دقة مصدر الطاقة في Intel’s Cyclone V و Cyclone 10 GX و Arria10 و Stratix 10 في حدود ± 30 ميللي فولت.

متطلبات توريد ورقة بيانات Arria10 الأساسية وجهاز الإرسال والاستقبال (± 30mV):

متطلبات الطاقة (± 30mV) من أوراق بيانات Stratix10 الأساسية وجهاز الإرسال والاستقبال:

إذا احتاج Stratix10 إلى دعم جهاز إرسال واستقبال 26.6G ، فيجب أن تكون دقة مصدر طاقة جهاز الإرسال والاستقبال في حدود ± 20mV:

كما أن متطلبات دقة مصدر الطاقة لـ Xilinx’s Artix 7 و Kintex7 و Virtex 7 وغيرها من الأجهزة تقع أيضًا في نطاق ± 30 ميللي فولت ، ويجب أن تكون دقة مصدر الطاقة لأجهزة KU + و VU + ضمن ± 22mV.

متطلبات الطاقة (± 22mV) من أوراق بيانات Kintek Ultrascale + الأساسية وجهاز الإرسال والاستقبال:

يمكن ملاحظة أن دقة مصدر الطاقة للجيل الجديد من FPGAs تبلغ حوالي 20-30mv ، والتي تعد بالفعل أحد الأجهزة التي تتطلب أكثر متطلبات دقة مصدر الطاقة صرامة في اللوحة الواحدة.

نظرًا لأن دقة الخرج هي قيمة حسابية نظرية ، لا يؤخذ في الاعتبار التداخل والأخطاء التي تسببها أسلاك ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية اللوحة والأجهزة الخارجية الأخرى. لذلك ، عند تصميم منتج ، يجب ألا تفي دقة خرج مصدر الطاقة بالمتطلبات فقط في ورقة البيانات ، ولكن يجب أيضًا الاحتفاظ بمبلغ معين.الهامش ، عادة في التصميم ، سنحتفظ بهامش 50٪ -100٪ لضمان التشغيل الموثوق به على المدى الطويل للنظام.

دقة التيار المستمر في الحالة المستقرة وطريقة حساب مصدر الطاقة

تعتمد دقة التيار المستمر في الحالة المستقرة لمصدر الطاقة بشكل أساسي على عاملين: دقة تنظيم الجهد وتموج جهد الخرج. يوجد سوء فهم هنا ، فكثير من المهندسين لا يحكمون إلا على ما إذا كان الجهاز يلبي المتطلبات من خلال دقة خرج الجهد على ورقة بيانات DC-DC ، في الواقع ، هذا غير صحيح.

بادئ ذي بدء ، تتطلب العديد من DC-DC مقاومات تغذية مرتدة خارجية لتحديد جهد الخرج النهائي. تشير دقة ضبط الجهد في ورقة البيانات إلى دقة خرج الشريحة نفسها ، ولا تحسب الانحراف الذي قدمته دائرة التغذية الراجعة. ثانيًا ، لا تتضمن دقة خرج الجهد على ورقة بيانات الجهاز تموج جهد الخرج ، ويجب تركيب الاثنين للحصول على دقة الحالة المستقرة الصحيحة للتيار المستمر.

تكون صيغة حساب دقة الحالة المستقرة الصحيحة لمصدر الطاقة كما يلي:

دقة الحالة المستقرة لمصدر الطاقة = دقة خرج الجهاز (الدقة عند درجة الحرارة الكاملة والحمل الكامل مطلوبة هنا ، العديد من أدلة الجهاز تعطي قيمًا نموذجية فقط ، لذا كن حذرًا) + تموج + خطأ ناتج عن دقة المقاوم ردود الفعل الخارجية .

دور مزودات الطاقة عالية الدقة في تقليل استهلاك طاقة FPGA

لنأخذ مثالاً. جهد التشغيل النموذجي الموصى به من قبل FPGA هو 0.85 فولت ، والحد الأقصى لجهد العمل هو 0.88 فولت ، والحد الأدنى لجهد التشغيل هو 0.82 فولت. بافتراض أن دقة التيار المستمر الفعلي لمصدر الطاقة DC-DC هو ± 30mV ، ثم يجب أن يكون DC-DC مناسبًا تمامًا عند 0.85 فولت ، إذا كان الجهد أقل ، فسيكون أقل من متطلبات الجهد المنخفض FPGA.