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【台式机电源功率计算】Zynq7000硬件开发之芯片供电电源功耗(电流)评估方法

桌面语言:单板硬件的主芯片集成越来越高,多核处理器越来越多。单板可能需要单一芯片来满足整体要求。一方面可以降低设计复杂性,另一方面可以降低PCB面积成本,同时掌握硬件原理设计和PCB布局设计。这篇文章系列由两部分组成,融合在一起。欢迎继续关注。

本次更新内容主要讲述如何通过Zynq 7000在Vivado下的工程文件评估芯片的各路电源功耗(电流),电源功耗(电流)评估对于电源选型、电源平面设计、电源完整仿真评估等都有很重要的参考价值。

UG440 Xilinx Power Estimator User Guide技术手册讲述了Xilinx芯片的功耗评估方法,主要基于官方的一个评估Excel表格如7系列芯片的是7_Serie,每个系列均能找到对应的屏柜表格,具体图示如下,包含很多参数需要设置。

这种方法参数设置比较繁琐,不建议大家选用这种方案。

比较实用的就是在Vivado下建立整体项目工程,PS及PL侧软件均进行移植,这样通过软件自身的一个评估是比较准确的,具体过程如下:

首先打开Vivado下的项目工程文件,一般扩展名均为.xpr,打开后按照下图进行选择,打开Report Power,有Environment(环境条件),Power supply(供电电源),Switching(切换)以及Output(输出)等。

在Environment(环境条件)可以对环境温度、空气流通速度、板面积大小,层数、散热器对空气热阻参数等,用于通过估算的功耗计算芯片结温,超出芯片规定的结温会存在风险,同时结温大小对于芯片寿命影响也非常大。

Power supply(供电电源)根据电源实测电压值可以进行修改

Switching(切换)中参数可以通过与FPGA开发人员进行沟通确认

Output(输出)可以选择输出报告的类型

参数设置完成,点击OK即可查看报告内容,报告有详细的分析,可以对照查看,每部分电路功耗、静态功耗、总功耗,同时还根据设置环境参数计算出了芯片结温,该部分功耗评估包含有PS侧的功耗。一般FPGA功耗与实际工程应用有关,PS侧功耗只与应用的外设数量、类型以及速度有关,相对比较固定,PS7即为PS侧功耗。

针对设计关注的各路电源的功耗(电流),可以点击Power Supply即可查看具体的每路电源的功耗。

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