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FPGAボードの電源設計
ー最適な設計方法を解説

課題

FPGAボードの最適な電源設計を構築する設計ノウハウが無い

FPGAボードの適切な電源設計をするためには、以下の要件を満たす必要があります。

・消費電力に対して適切な電源ICを選択する

・デバイスが求める電源の立ち上がり、立ち上がりシーケンスを満たすように電源ICを正しく制御する

・FPGA及び周辺回路が必要とする電源電圧と電源電流を把握する

ここで、課題となるのが、FPGAの消費電流をどうやって適切に算出するのか、また、電源の立ち上がりシーケンス、立ち下がりシーケンスをどのような方法で制御すればよいのか、等があります。

当社のご提案

この問題を解決するために回路設計からFPGAのロジック設計を連携して対応します。回路設計とロジック設計～基板実装、動作確認までをご用命いただくことで電源にかかわる課題を解決します。

各課題に対応した解決策

各課題に対応した解決策を以下に記載致します。
① FPGAの使用率や動作仕様を把握し、回路設計を行う前に消費電力を把握します。
②回路で使用する電源電圧と消費電流から適切な電源ICの構成を検討、決定します。
③電源電圧の立ち上がり、立ち上がりシーケンスを確認し、適切な制御方法となる回路を設計します。
④高機能なFPGA、複雑なシーケンスが必要なFPGAであればパワーマネージメントICを採用し、プログラムを作成します。
⑤動作確認を行うことでパワーマネジメントICのプログラムを実機の動作を確認しながら調整します。

 

上記を実施しなかった場合のリスクとしては、過去の当社グループの事例等から以下が想定されます。
・消費電流が想定より多く、負荷が重い動作をした際に動作が不安定になってしまう。
・消費電流が想定より少なく、容量の大きな電源ICを使用したことで製品のコストが上がってしまった。
・パワーマネジメントICを採用したが、プログラムの作成方法がわからない。
・パワーマネジメントICのプログラムが実機で想定通りの動作をせず、適切なシーケンスを実現できない。

結果

最適な電源設計について、ロジック設計と回路設計の連携により確実な動作を実現

FPGAのロジック設計と回路設計の連携によって、確実な動作、最適なコストを実現。その後の実機動作確認、デバッグも基板の動作を疑わずにスムーズに実施できます。

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