Startseite > Power > Power Management > FPGAs und SoCs schneller unter Strom setzen

PMIC-Referenzdesigns

FPGAs und SoCs schneller unter Strom setzen

1. April 2020, 11:20 Uhr | Ute Häußler

Mit neuen PMIC-Referenzdesign sollen Entwickler FPGAs und SoCs schneller aktiv bekommen.

Renesas präsentiert drei einfach anzuwendende PMIC-Referenzdesigns (Power Management IC) für die Stromversorgung bei mehrfachen und unterschiedlichen Eingangsspannungen von Xilinx Artix-7 FPGAs, Spartan-7 FPGAs und Zynq-7000 SoCs mit und ohne DDR-Speicher.

▶ Diesen Artikel anhören

Der Halbleiterkonzern Renesas hat eng mit Prozessing-Spezialist Xilinx zusammengearbeitet. Das Ergebnis: Einfach auslegbare Stromversorgungslösungen, mit denen sich FPGA- und SoC-Designs beschleunigen lassen. Die neuen PMIC-Referenzdesigns sollen den Zeitaufwand bei der Entwicklung von Stromversorgungen für zahlreiche Industrie- und Computing-Anwendungen verringern, wie sie etwa in Motorsteuerungen, Bildverarbeitungskameras, speicherprogrammierbaren Steuerungen (PLCs), Home-Gateways, Haushaltsgeräte sowie tragbaren medizinischen und kontaktlosen Anwendungen zum Einsatz kommen.

Die PMIC-Referenzdesigns unterstützen nach Angaben von Renesas in einem einzigen Design verschiedene Xilinx-Geschwindigkeitsstufen und DDR-Speichertypen: DDR3, DDR3L, DDR4, LPDDR2 und LPDDR3. Sie basieren auf dem Vierphasen-PMIC ISL91211AIK mit drei Ausgängen und dem PMIC ISL91211BIK mit vier Ausgängen. Beide PMICs können einen Gesamtausgangsstrom von bis zu 20 A liefern und verfügen über eine unabhängige dynamische Spannungsskalierung. Ihre Regelkreise sind auf eine optimale Unterstützung der Lastprofile der Xilinx FPGAs abgestimmt. Das Ein- und Ausschaltsequenzing wird intern geregelt, somit ist keine externe Sequenzsteuerung erforderlich. Dank einer Schaltfrequenz von 2 MHz und einem schnellen Einschwingverhalten benötigt jedes PMIC-Board nur 22-uF-Ausgangskondensatoren und kleine Induktivitäten. Beides trägt zur Reduzierung der Lösung bei. Die PMICs sind in einem 4,7 mm x 6,3 mm großen BGA-Gehäuse mit 35 Anschlüssen (Pitch: 0,8 mm) untergebracht.

„Beide Mehrphasen-PMICs nutzen unsere R5-Modulationstechnologie für ein extrem schnelles Einschwingverhalten. Gleichzeitig können Entwickler die Leistung dynamisch skalieren, um die Gesamtleistung des Systems zu verbessern,“ erklärt Andrew Cowell von Renesas.

PMIC-Referenzboard für Xilinx Artix-7 FPGAs
Das Referenzdesign-Board ISL91211A-BIK-REFZ für Artix-7-Bausteine nutzt die Mehrphasen-PMICs ISL91211AIK und ISL91211BIK, den synchronen 3-A-Abwärts-DC/DC-Wandler ISL80030 und die Micropower-Spannungsreferenz ISL21010DFH312. Die PMICs erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent für mehrere Powerrails und nutzen eine 5-V-Eingangsspannung von einem AC/DC-Steckadapter oder einer DC-Stromversorgung. Der ISL80030 unterstützt VCCO und VCC_IO für 3,3 V, 2,5 V und 1,8 V. Der ISL21010DFH312 ist für eine XADC-Eingangsspannung von 1,25 V mit einer Genauigkeit von ±0,2 Prozent ausgelegt.

PMIC-Referenzboard für Xilinx Spartan-7 FPGAs
Das Referenzdesign-Board ISL91211BIK-REF2Z für Spartan-7-Bausteine umfasst den Mehrphasen-PMIC ISL91211BIK und den synchronen 3-A-Abwärts-DC/DC-Wandler ISL80030. Der ISL91211BIK ist für VCCINT, VCCBRAM, VCC_DDR, VCCAUX und VTT erforderlich und nutzt eine 5-V-Eingangsspannung von einem AC/DC-Steckadapter oder einer DC-Stromversorgung. Der DC/DC-Wandler ISL80030 unterstützt VCCO und VCC_IO für
3,3 V, 2,5 V und 1,8 V.

PMIC-Referenzboard für Xilinx Zynq-7000 SoCs
Das Referenzdesign-Board ISL91211AIK-REFZ für Zynq-7000-Bausteine verwendet den Mehrphasen-PMIC ISL91211AIK, den Low-Iq-Abwärtsregler ISL9123 und zwei synchrone 3-A-Abwärts-DC/DC-Wandler ISL80030. Der ISL91211AIK ist für VCCINT, VCCBRAM, VCC_DDR und VCCAUX erforderlich. Der ISL9123 versorgt die VTT-Powerrails. Zwei ISL80030 DC/DC-Wandler unterstützen VCCO und VCC_IO für 3,3 V, 2,5 V und 1,8 V.