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04 2024 Elektronik 23 StromverSorgung sich aber nicht besonders gut für die Integration in Systeme die diese umfassende Leistungsfähigkeit nicht erfordern Sie kann z Bfür Implementierungen überdimensioniert sein die auf kleinste Ausmaße des Systems optimiert sind oder nicht den vollen Funktionsumfang des FPGAs benötigen Welcher Ansatz sich am besten für eine CertusPro-NX-Applikation eignet hängt davon ab welche Prioritäten ein Systemarchitekt für ein bestimmtes Projekt als entscheidend erachtet Eine diskret aufgebaute Lösung priorisiert Wirkungsgrad und Kosten aber nicht die physikalischen Ausmaße des Layouts In Systemen in denen geringste Ausmaße höchste Priorität haben bietet die µModule-Lösung von Analog Devices eine unerreicht hohe Leistungsdichte die mit einem konventionellen Layout nicht erreicht werden kann und erzielt dabei immer noch einen Leistungsvorsprung über das bestehende CertusPro-NX-Referenzdesign Dieses Referenzdesign ist in der Hinsicht einzigartig dass es dem Systemarchitekten erlaubt auszuwählen welche Version der Stromversorgung er einsetzen möchte Stromversorgungsarchitektur des CertusPro-NX-Evaluierungs-Boards Auf dem CertusPro-NX-Evaluierungs-Board werden die meisten Regler direkt von einer externen 12-V-Stromversorgung gespeist Jeder VCCIO-Pin des FPGAs hat seine standardmäßigen aber variablen Stromversorgungspegel die je nach Anwenderpräferenz sowie entsprechend der Applikation ausgewählt werden Bild 1 zeigt die nutzbaren Spannungsschienen die mit den spezifischen VCCIO-Pins des FPGAs verbunden sind Jeder von den VCCIO-Pins genutzte Spannungspegel wird von jeweils einem Spannungsregler auf dem Board generiert Die Eingangsspannung wird von einer externen 12-V-Quelle gespeist Bild 2 zeigt die verschiedenen Ausgangsspannungen die von den Reglern auf dem Board direkt aus der 12-V-Eingangsspannung generiert werden Für eine Nachregelung werden bei Bedarf LDO-Regler eingesetzt um eine niedrigere Spannung zu erzeugen und gleichzeitig das Rauschen am Ausgang zu reduzieren Empfohlene Architekturen für die Stromversorgung Als Eingangsstromversorgung für das Evaluierungs-Board wird ein geregeltes 12-V-Netzteil verwendet Basierend auf diesem Netzteil und den erforderlichen Spannungspegeln auf dem Board kann eine direkte Abwärtswandlung gewählt werden um alle notwendigen Spannungspegel direkt und in einem Schritt aus den 12 Vzu generieren Benötigt der Anwender einen größeren Eingangsspannungsbereich oder eine höhere Eingangsspannung z B 24 Vkann man auf eine zweistufige Wandlung übergehen Damit kann man zuerst einen Zwischenspannungspegel von z B 5 0 Voder 3 3 Verzeugen der dann genutzt wird um die folgenden Regler zu versorgen welche die gewünschten niedrigeren Spannungen generieren wie in Bild 3 dargestellt Die Entscheidung welche Topologie gewählt wird hat einen Einfluss auf unterschiedliche Parameter wie den Wirkungsgrad die Schaltfrequenz jedes Konverters und den Flächenbedarf der Gesamtlösung Diese müssen in jeder neuen Implementierung sorgfältig abgewogen werden um die Stromversorgungsarchitektur für jede neue Produktentwicklung zu optimieren Bild 1 Spannungsoptionen für die VCCIO-Pins des CertusPro-NX-FPGAs Bild Analog Devices Bild 2 Leistungsschema des CertusPro-NX-Evaluierungs-Boards Bild Analog Devices