配电系统 - 2023.2 简体中文

Versal 自适应 SoC 开发板系统设计方法指南 (UG1506)

Document ID
UG1506
Release Date
2023-11-15
Version
2023.2 简体中文

开发板设计师在设计 AMD 器件的配电系统 (PDS) 时面临着 1 项特殊的任务。大部分其他大型密集集成电路(例如,大型微处理器)都附带有具体的旁路电容器要求。因为这些器件设计为仅在其硬化的硅片架构内实现特定任务,因此其电源需求是固定的,通常在某一范围内浮动。

AMD 自适应 SoC 并不具有此特性。器件可在多个时钟域内按您确定的频率实现几乎无限数量的应用。

因此,明确设计的功耗要求至关重要,可通过使用电源设计管理器 (PDM) 工具(从 china.xilinx.com/power 下载)完成功耗估算来评估设计的功耗要求。此外,在进行功耗估算前,请参阅对应您的器件的《PCB 设计指南》以充分了解 PDS 布局和通用去耦要求。

注释:PDM 工具中,可选择首选的电源整合并根据功耗估算生成用户特定的去耦要求。

PDS 设计期间需要考量的关键因素包括:

  • 根据功耗估算,选择合适的电压调节器以满足噪声和电流要求。欲知详情,请访问此链接以参阅 Versal 自适应 SoC 系统集成和确认方法指南(UG1388) 中的相应内容。
    注释: 为充分支持并简化电源设计,AMD 与各大电源供应商协作,对可满足所有电源功耗要求的各种参考设计进行设计、构建、记录和测试。如需了解更多信息,请参阅电源效率网页上的“供电解决方案”选项卡。
  • 整合电源。 PDM 工具中,您可使用“Power Design”页面上的“Solution”选项来选择“Full Power Management”或“Minimum Power Rails”。
    电源/功耗提示: AMD 建议添加 1 个分流电阻以便监控每条轨道上的电源。或者,您可使用启用 PMBus 的调节器或电流监控集成电路 (IC)。
  • 设置 Sysmon 电源 (VCCAUX_SMON)。
  • 运行配电网络 (PDN) 仿真。 使用 PDM 工具的“Power Design”页面中所示数量的去耦电容。这些数量是根据每条轨道的分级负载的初始假设计算得出的。但是,您可根据自有设计对这些数量进行编辑,从而获得更准确的要求。运行 PDN 仿真有助于确认为保障电源不超出建议工作范围所需的去耦电容的准确数量。
    注释: 请务必遵循 Versal 自适应 SoC PCB 设计用户指南(UG863) 中所示的电容布局。
电源/功耗提示: AMD 为每个器件都提供了 S 参数模型,您可通过 PDM 工具中的“Power Design”页面获取这些模型。

如需了解有关 PDN 仿真的更多信息,请参阅 使用 S 参数模型对 FPGA 功耗完整性进行仿真(WP411)

电源/功耗提示: AMD 建议使用 SIMetrix/SIMPLIS 中的 SIMPLIS 仿真器对电源设计进行仿真,以确保设计符合 AMD 建议的工作条件范围。大部分电源供应商都提供有限版本的 SIMPLIS 并提供模型以支持您运行此仿真。SIMPLIS 是第三方软件,用于电压调节器的瞬态分析和交流电源 (AC) 分析。如需了解有关供电仿真的更多信息,请联系 SIMPLIS 或您首选的供电供应商。
电源/功耗提示: Vivado 工具的 report_power 命令可基于每个调节器或电压调节器模块 (VRM) 来分析功耗,以确保每条供电轨上的所需电流不超过目标配电系统的承受能力。欲知详情,请访问此链接以参阅 Versal 自适应 SoC 系统集成和确认方法指南(UG1388) 中的相应内容。