{"id":38798,"date":"2020-05-28T16:54:00","date_gmt":"2020-05-28T21:54:00","guid":{"rendered":"https:\/\/flex.com\/resources\/pol-converters-provide-staying-power-for-fpgas"},"modified":"2026-03-15T15:59:08","modified_gmt":"2026-03-15T20:59:08","slug":"pol-converters-provide-staying-power-for-fpgas","status":"publish","type":"resource","link":"https:\/\/flex.com\/de\/resources\/pol-converters-provide-staying-power-for-fpgas","title":{"rendered":"PoL-Wandler sorgen f\u00fcr die Langlebigkeit von FPGAs."},"content":{"rendered":"
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\n\t\t\tFlex<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tRessourcen<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tPoL-Wandler sorgen f\u00fcr die Langlebigkeit von FPGAs.<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t

PoL-Wandler sorgen f\u00fcr die Langlebigkeit von FPGAs.<\/h1>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\tVer\u00f6ffentlicht am
\n\t\t\t\t28. Mai 2020\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tBlog<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tKommunikation<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tStromversorgung f\u00fcr Rechenzentren<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistung<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistungsmodule<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Einf\u00fchrung<\/h2>\n\n\n\n

Jeder Schaltungsentwickler wird Ihnen best\u00e4tigen, dass Faktoren wie Leistung und Flexibilit\u00e4t f\u00fcr viele erfolgreiche Aspekte moderner Elektronikentwicklung entscheidend sind. Wir von Flex Power Modules wissen, dass softwaregesteuerte Ger\u00e4te wie Mikrocontroller zwar in vielen F\u00e4llen ausreichend sind, es aber ebenso viele Anwendungen gibt, die die Leistung eines hardwarebasierten Ansatzes erfordern. Aus diesem Grund erfreuen sich Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) gro\u00dfer Beliebtheit. Doch es gibt ein Problem: Ihr Leistungsbedarf kann recht komplex sein. Gl\u00fccklicherweise l\u00e4sst sich mit dem Einsatz modernster Point-of-Load (PoL)-Wandler eine L\u00f6sung finden, wie immer mehr Entwicklungsingenieure unter Ihnen feststellen.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Vorteile von FPGAs gegen\u00fcber kundenspezifisch entwickelten ASICs sind hinl\u00e4nglich bekannt und umfassen geringere Kosten, eine breite Palette an Baugr\u00f6\u00dfen und die M\u00f6glichkeit zur Rekonfiguration von Schaltungen. Andererseits ben\u00f6tigen FPGAs hochmoderne Stromversorgungsl\u00f6sungen. Doch wie hochmodern genau? Nun, uns sind F\u00e4lle bekannt, in denen das Stromversorgungsmodul bis zu zehn separate Versorgungsspannungen sowie eine dynamische Spannungsanpassung bieten muss.<\/p>\n\n\n\n

Viele FPGAs verf\u00fcgen \u00fcber Transceiver, deren I\/O-Spannungen dynamisch angepasst werden m\u00fcssen. Dies erfordert ein softwarekonfigurierbares Stromversorgungssystem. Obwohl die Str\u00f6me hier relativ niedrig sind, besteht eine wachsende Nachfrage nach FPGAs mit konfigurierbaren Kernspannungen bei hohen Str\u00f6men, was den Einsatz dynamisch gesteuerten Energieverbrauchs f\u00f6rdert. Diese Entwicklung erfordert ebenfalls eine konfigurierbare Hauptversorgungsschiene und stellt Entwickler vor eine weitere Herausforderung, die h\u00e4ufig als adaptive Spannungsskalierung (AVS) bezeichnet wird.<\/p>\n\n\n\n

PoL-Konverter f\u00fcr FPGAs sind sinnvoll<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Der Stromverbrauch eines FPGAs setzt sich typischerweise aus mehreren Komponenten zusammen, darunter ein statischer und ein dynamischer Anteil sowie spezifische Leistungsanforderungen f\u00fcr Bereiche wie Transceiver oder I\/O. Der statische Anteil ergibt sich haupts\u00e4chlich aus einer Kombination von Bias- und Leckstr\u00f6men, w\u00e4hrend der dynamische Anteil ma\u00dfgeblich von der jeweiligen Schaltungsauslegung oder Anwendung, der Konfiguration des I\/O-Bereichs und der gew\u00e4hlten Taktfrequenz abh\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n

Wir wissen aus Erfahrung, dass niedrige Spannungen eine besondere Herausforderung darstellen. Der f\u00fcr die Kernlogik von FPGAs erforderliche Subvoltbereich f\u00fchrt zu hohen Str\u00f6men. Dies wiederum verursacht gro\u00dfe Verluste und, wie Sie sich vorstellen k\u00f6nnen, erzeugt es im System \u00fcberm\u00e4\u00dfige W\u00e4rme.<\/p>\n\n\n\n

Was erwartet uns also noch? Kurz gesagt: eine ganze Menge. Die Sequenzierung mehrerer Spannungsschienen kann sich beispielsweise als recht aufwendig erweisen, ebenso wie die Einhaltung minimaler und maximaler Anlaufzeiten beim Einschalten. Hinzu kommt die generelle Empfindlichkeit von FPGAs gegen\u00fcber ungenauen Spannungen, die enge Spannungstoleranzen der Versorgung erfordert und somit die Komplexit\u00e4t und die Kosten Ihres Projekts erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n

Nicht-isolierte DC\/DC-Punkt-am-Last-Wandler als L\u00f6sung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Trotz all dieser Schwierigkeiten und Hindernisse werden Sie erfreut sein zu erfahren, dass die neuesten digital gesteuerten, nicht-isolierten DC\/DC-Point-of-Load-Wandler viele der f\u00fcr eine erfolgreiche Implementierung erforderlichen Funktionen bieten. In einem typischen Szenario mit FPGAs steigt normalerweise zuerst die interne Kernspannung an, gefolgt von der I\/O-Spannungsschiene und der Hilfsspannung. Durch den Einsatz separater PoL-Module f\u00fcr jede Schiene lassen sich die Sequenzierungsverz\u00f6gerungen gem\u00e4\u00df den FPGA-Spezifikationen konfigurieren.<\/p>\n\n\n\n

Um die Leistungsf\u00e4higkeit dieser Technologie zu demonstrieren, hat unser Team bei Flex Power Modules k\u00fcrzlich festgestellt, dass der Gro\u00dfteil des Strombedarfs des Virtex Ultrascale+ VCXU13P FPGA von AMD-Xilinx mit nur drei Arten unserer PoL-Module gedeckt werden kann. <\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst wurde die Hauptkernspannung von 0,85 V bei etwa 100 A mit Hilfe eines Hochleistungstransistors vom Typ Flex bereitgestellt. BMR467<\/a> Der DC\/DC-PoL-Wandler liefert einen Ausgangsstrom von bis zu 120 A bei Spannungen zwischen 0,6 V und 1,8 V und erf\u00fcllt damit problemlos die Anforderungen des FPGA, selbst bei der Versorgungsspannung V.niedrig<\/sub> Version mit Vccint<\/sub>\nDie Betriebsspannung betr\u00e4gt 0,72 V. Dank einer Grundfl\u00e4che von nur 50,8 mm x 19,05 mm x 10,4 mm war eine einfache Platzierung in der N\u00e4he des FPGA m\u00f6glich, wodurch die L\u00e4nge der Hochstromleiterbahnen minimiert werden konnte. <\/p>\n\n\n\n

Ebenfalls in der L\u00f6sung enthalten waren unsere BMR461<\/a> und BMR4696001<\/a> PoL-Wandler. Letztere k\u00f6nnen insbesondere f\u00fcr Anwendungen mit einem oder zwei Ausg\u00e4ngen konfiguriert werden, sodass ein einzelnes Ger\u00e4t zwei verschiedene FPGA-Spannungsschienen versorgen kann, um Kosten und Platinenfl\u00e4che zu sparen. <\/p>\n\n\n\n

Unsere digitalen PoLs verf\u00fcgen \u00fcber eine Ausgangsspannungsprogrammierung, die Kern- und E\/A-Spannungen von 0,6 V bis 5,5 V unterst\u00fctzt. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht die integrierte AVS-Technologie \u00fcber PMBus den Entwicklern eine deutliche Reduzierung des Energieverbrauchs. <\/p>\n\n\n\n

Wir m\u00f6chten au\u00dferdem darauf hinweisen, dass unsere intelligenten PoLs auf einem Regelkreis mit schnellem Einschwingverhalten basieren und sich daher ideal f\u00fcr die in FPGA-Anwendungen typischen Lastschwankungen eignen. Die Regelkreisparameter lassen sich digital konfigurieren, und bei bestimmten Ger\u00e4ten wird eine dynamische Kompensation angeboten. <\/p>\n\n\n\n

Leistungsplanungssoftware erm\u00f6glicht Optimierung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n


Wer das Potenzial unserer hochleistungsf\u00e4higen PoL-Module mit hoher Leistungsdichte und hohem Wirkungsgrad (und des FPGA-Designs) voll aussch\u00f6pfen m\u00f6chte, wird von der Einf\u00fchrung dieser Module definitiv profitieren. Flex Power Designer<\/a> Die Software ist ein kostenloses Designtool f\u00fcr Elektronikingenieure. Alle PoL-Parameter lassen sich mit der Software konfigurieren. Sie kann au\u00dferdem Leistungsmodule \u00fcberwachen und Diagramme wichtiger Parameter wie der Temperatur \u00fcber die Zeit erstellen. Im Rahmen eines k\u00fcrzlich erfolgten Updates haben wir die thermische Simulation eingef\u00fchrt \u2013 ein Alleinstellungsmerkmal dieser Software.<\/p>\n\n\n\n

Letztendlich bedeutet das Aufkommen der neuesten PoL-Wandler und der zugeh\u00f6rigen Software, dass die Entwicklung von Stromversorgungsl\u00f6sungen f\u00fcr die neuesten FPGAs \u2013 mit ihren komplexen Multi-Rail-Anforderungen, Timing-Vorgaben und hohen Leistungspegeln \u2013 weit weniger abschreckend ist als je zuvor. <\/p>\n\n\n\n

Die n\u00e4chste Generation des Flex Power Designers wird ein Referenzdesign-Tool f\u00fcr AMD-Xilinx-FPGAs enthalten, das automatisch geeignete Bauteile f\u00fcr jede Schiene vorschl\u00e4gt. Diese werden beim Import von AMD-Xilinx-Leistungsberechnungsdateien hinsichtlich Kosten oder Leistung optimiert. Zus\u00e4tzlich wird eine lastbasierte Designfunktion f\u00fcr AMD-Xilinx-FPGAs verf\u00fcgbar sein, die eine einfachere und pr\u00e4zisere Lastsimulation erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Aktualisierung: Sie k\u00f6nnen sich ein aktuelles Webinar zu dieser Funktion ansehen. HIER<\/a><\/p>\n\n\n\n

Um \u00fcber unsere neuesten Produktneuheiten und Ank\u00fcndigungen auf dem Laufenden zu bleiben, melden Sie sich bitte f\u00fcr unseren Newsletter an. Newsletter<\/a><\/p>\n\n\n\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Auswahlhilfe\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\tBrosch\u00fcre\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\tAuswahlhilfe f\u00fcr Flex-Leistungsmodule\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"DC\/DC-Wandler\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\tBrosch\u00fcre\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\tDC\/DC-Wandler f\u00fcr Anwendungen der k\u00fcnstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Anord\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\tL\u00f6sungs\u00fcbersicht\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\t\tKritische Stromversorgungsl\u00f6sungen f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige, energieeffiziente Versorgung vom Netz bis zum Rack\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t<\/div>\n<\/div>\n\n
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Feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) sind sehr beliebt geworden, und ihr Energiebedarf kann mitunter recht komplex sein.<\/p>","protected":false},"author":18,"featured_media":5074,"template":"","categories":[38,90,43,97],"tags":[],"content-type":[13],"class_list":["post-38798","resource","type-resource","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-communications","category-data-center-power","category-power","category-power-modules","content-type-blog"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38798","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource"}],"about":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/resource"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/18"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38798\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38799,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38798\/revisions\/38799"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/5074"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38798"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38798"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38798"},{"taxonomy":"content-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/content-type?post=38798"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}