Forum: FPGA, VHDL & Co. Wieviel Strom darf ein unkonfigurierter Spartan 3AN ziehen?


von Steffen H. (steffenh)


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Hallo zusammen,

ich nehme gerade ein selbst entwickeltes Board mit einem Spartan 3AN 
(XC3S400AN) in Betrieb. Der FPGA ist noch unkonfiguriert (er hat 
internen Flash - der Bootmode wäre aber sowieso auf JTAG eingestellt).

Beim Testen der Stromaufnahme messe ich, dass der FPGA an seiner 
Kernversorgung VCCINT (1V2) etwa 80 mA zieht -> für mein Verständnis ok. 
An VCCAUX und VCCOx (3V3) messe ich jedoch sagenhafte 1,7 A!

Ich habe die Versorgung nach ein paar Sekunden wieder weggenommen, da 
mir die Stromaufnahme viel zu hoch scheint. Kann mir das bitte jemand 
von Euch bestätigen? Immerhin sind das über 5W Leistung.

Oder ist das für einen unkonfigurierten Spartan mit internem Flash in 
Ordnung?

Grüße
Steffen

von Christian R. (supachris)


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Kann schon normal sein, ich glaube im Config User Guide steht ein 
kleines Kapitel dazu. Virtex 4 frisst während der Config auch viel 
Strom.

von Duke Scarring (Gast)


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Steffen Hausinger schrieb:
> An VCCAUX und VCCOx (3V3) messe ich jedoch sagenhafte 1,7 A!
Was hängt den noch alles an den 3,3V?
Und wie ist HSWAPEN beschaltet?

Duke

von Steffen H. (steffenh)


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Christian R. schrieb:
> Kann schon normal sein, ich glaube im Config User Guide steht ein
> kleines Kapitel dazu. Virtex 4 frisst während der Config auch viel
> Strom.

Ich hatte im Netz nach Infos gesucht und gelesen, dass ein 
unkonfigurierter FPGA nur Leckstrom zieht. Das galt allerdings für den 
Spartan 3E (also ohne internen Flash).


Duke Scarring schrieb:
> Was hängt den noch alles an den 3,3V?

Die 1,7 A werden alleine vom Spartan über VCCAUX und VCCOx gezogen.

Duke Scarring schrieb:
> Und wie ist HSWAPEN beschaltet?

HSWAPEN ist PUDC_B beim Spartan 3AN und ist auf low -> interne Pullups 
sind aktiviert. Es hängt aber so gut wie nichts dran und garantiert 
nichts, was 1,7 A über Pullup-Widerstände ziehen kann. Es sei denn, mir 
ist ein Layout-Fehler unterlaufen.


Tja, was tun? Einfach mal mit den 1,7 A ausprobieren, schnell per JTAG 
zu konfigurieren? Anschließend müsste die Stromaufnahme ja schnell 
sinken...

von Falk B. (falk)


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@ Steffen Hausinger (steffenh)

>> Was hängt den noch alles an den 3,3V?

>Die 1,7 A werden alleine vom Spartan über VCCAUX und VCCOx gezogen.

Viel zuviel!

>nichts, was 1,7 A über Pullup-Widerstände ziehen kann. Es sei denn, mir
>ist ein Layout-Fehler unterlaufen.

Kann sein. Oder Lötbrücken.

>Tja, was tun? Einfach mal mit den 1,7 A ausprobieren, schnell per JTAG
>zu konfigurieren? Anschließend müsste die Stromaufnahme ja schnell
>sinken...

Würde ich nicht machen. Betreibe eine systematische Fehlersuche.

Bei 1,7A und 3,3V wird was warm. Das muss man suchen. Oder eine 
Vierdrahtmessung machen und den Kurzschluss finden.

von Vladimir Vollimsuv (Gast)


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Steffen Hausinger schrieb:
> Beim Testen der Stromaufnahme messe ich, dass der FPGA an seiner
> Kernversorgung VCCINT (1V2) etwa 80 mA zieht -> für mein Verständnis ok.
> An VCCAUX und VCCOx (3V3) messe ich jedoch sagenhafte 1,7 A!
>

Zumindest beim Virtex5 garantiert xilinx nur beim beachtung der 
korrekten Einschaltfolge (core,aux,io) und RampUp zeiten die maximale 
Stromaufnahme
andernfalls treten crosscurrents auf die den FPGA nicht zerstören, aber 
den DCDC  wenn er nicht für diese Spitze ausgelegt ist.

Also schau mal , ob die PowerUp Sequenz stimmt.

MfG,

von Steffen H. (steffenh)


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@Falk:

Dann habe ich aber ein Problem. Die 1,7 A werden alleine vom Spartan 
gezogen.

Das ganze Board stellt übrigens ein Einsteckmodul dar und ich messe 
diesen Strom im uneingesteckten Zustand. Das heißt, abgesehen von einem 
Oszillator, einem ADC und einem CAN-Transceiver ist nichts am FPGA 
angeschlossen. Und von denen wird keiner auch nur handwarm.

Lötbrücken zu kontrollieren ist ebenfalls schwierig, da es sich um einen 
BGA 256 handelt :-/ Aber an der Peripherie werde ich natürlich suchen.



Vladimir Vollimsuv schrieb:
> Also schau mal , ob die PowerUp Sequenz stimmt.

Guter Hinweis! Leider gibt Xilinx keine Reihenfolge vor 
(http://www.xilinx.com/support/answers/34289.htm). Die Ramp-up Zeiten 
passen. Im Moment "borge" ich mir die Versorgung nämlich von einem 
kommerziellen Spartan-Board...

von P. K. (pek)


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Hast Du mehrere Boards? Verhalten sich alle gleich?

Nein? Glück gehabt, der Fehler ist vermutlich nicht systematisch, d.h. 
eine Frage von Ausbeute.

Ja? Der mühsamere Fall. Könnte ein Design-Fehler sein.

So oder so: Miss mal die statischen Widerstände zwischen den 
Versorgunsspannungsanschlüssen (alle gegen alle und gegen GND) bei 
ausgestecktem, ungepowertem Board. Falls Du einen (auch unter dem BGA 
versteckten) Kurzschluss hast, müsste da was auffallen.

von franke (Gast)


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1.7A bei 3.3V sind nun mal 5,6W => wie soll da nix warm werden.
Kommt den die 3.3V überhaupt hoch? Dann wird nix warm...

Lässt sich die ScanChain auslesen?

von Steffen H. (steffenh)


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Nachdem ich VCCAUX, VCCO0, VCCO1, VCCO2 und VCCO3 erfolglos abgeklemmt 
hatte, der hohe Strom aber trotzdem geblieben ist, habe ich den Fehler 
doch noch gefunden. Einer der großen Abblockkondensatoren war der 
Übeltäter. Er war nicht verpolt oder durchgeschlagen und nach dem 
Auslöten hat er am Multimeter die korrekte Kapazität gezeigt. Trotzdem 
funktioniert die Schaltung erst seit seinem Auslöten. Seltsam.


franke schrieb:
> 1.7A bei 3.3V sind nun mal 5,6W => wie soll da nix warm werden.

Im worst case wird halt der Spartan warm. Das wollte ich nicht riskieren 
und deshalb habe ich die Versorgung nur für ein paar Sekunden 
aufgeschaltet.


Danke für Eure Tipps!
Steffen

von Falk B. (falk)


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@ Steffen Hausinger (steffenh)

>Nachdem ich VCCAUX, VCCO0, VCCO1, VCCO2 und VCCO3 erfolglos abgeklemmt
>hatte, der hohe Strom aber trotzdem geblieben ist, habe ich den Fehler
>doch noch gefunden. Einer der großen Abblockkondensatoren war der
>Übeltäter.

Der sollte dann aber auch warm werden.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Fehlersuche#Kurzschl.C3.BCsse_finden

>Er war nicht verpolt oder durchgeschlagen und nach dem
>Auslöten hat er am Multimeter die korrekte Kapazität gezeigt. Trotzdem
>funktioniert die Schaltung erst seit seinem Auslöten. Seltsam.

Ich hatte schon verpolt bedruckte Tantalkondensatoren! Kaum zu glauben, 
aber wahr. Ebenso eine verpolt bedruckte Suppressordiode.

Und wieviel zieht der Spartan jetzt?

>Im worst case wird halt der Spartan warm. Das wollte ich nicht riskieren
>und deshalb habe ich die Versorgung nur für ein paar Sekunden
>aufgeschaltet.

Besser so.

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