Forum: FPGA, VHDL & Co. Versorgung für xilinx spartan 6 und co


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von Richard B. (r71)


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Hallo,

Suche einen Wandler IC für die Versorgung von xilinx fpga's.
Speziell den Spartan 6 und artix 7.
Das wären vielleicht 2 :)

Freundliche Grüße,
Richard

von Spartaner (Gast)


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LTC3419 hat sich fuer Spartan6-Designs (3.3 und 1.2V) bewaehrt.
Einfach auf die Stromschleifen/Kondensatoren achten, sonst zappelt das 
Ding / wird heiss, usw.

von Gustl B. (gustl_b)


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Der Spartan7 braucht 1V und 1.8V. 3.3V sind optional für die IOs. Das 
kann man auch mit zwei kleinen LDOs machen je nach benötigtem Strom.

von El Ef (Gast)


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Mit welcher Spannung willst du die Boards denn versorgen?

von Frank K. (fchk)


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Ich setze für low-volume Projekte gerne das hier ein:

https://www.analog.com/en/products/ltm4668a.html

Da bekommst Du auf kleinstem Raum und mit wenig externer Beschaltung 4 
getrennte Spannungszweige mit je 1.2A raus. Wenn Du mehr Strom brauchst, 
kannst Du auch Ausgänge parallel schalten. Ist auch EMV-technisch eine 
schöne Lösung.

Aus dieser Serie gibts noch mehr Bausteine.

fchk

von Thorsten S. (thosch)


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Wenn es um kleine Stückzahlen geht und daher die Kosten nicht das 
Primärkriterum sind, nimm Schaltregler von Linear Technology / Analog 
Devices.

Mit der LTpowerCAD Software läßt sich ein Design ganz gut 
dimensionieren, man gibt die Eingangsspannung, Ausgangsspannung und den 
benötigten Ausgangsstrom an und bekommt Vorschläge für geeignete 
Schaltregler ICs.
Da kann man noch selektieren, z.B auf ICs mit integrierten Switches und 
Synchrongleichrichtung.

Anschließend unterstützt einen die Software bei der Dimensionierung der 
Speicherdrossel, der Siebkondensatoren und der Kompensation.

Das fertige Design kann man dann noch in LTspice simulieren um das 
Transientenverhalten bei Lastsprüngen zu überprüfen bzw. zu optimieren. 
PowerCAD exportiert praktischerweise eine LTspice Schaltung auf 
Knopfdruck.

Einsteigern in die Materie kann ich nur empfehlen, Schaltregler ICs zu 
wählen, in deren Datenblatt ein Layoutvorschlag enthalten ist und sich 
auch ohne Wenn und Aber daran zu halten.

Bei der Parameter-Eingabe in PowerCAD ruhig etwas Luft nach oben lassen 
und das Design nicht "auf Kante" auslegen.
Wenn die Abschätzung ergeben hat, daß man z.B 1,2V bei 2A benötigt, 
würde ich 3A in PowerCAD angeben. Kostensparende Optimierungen nach 
unten kann man nach Messungen am funktionierenden Prototyp immer noch 
vornehmen, falls es denn nötig sein sollte. Zu knapp bemessen hat man 
dagegen einen nicht (zuverlässig) laufenden Prototyp.

: Bearbeitet durch User
von Richard B. (r71)


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Danke an alle, ich muss diese Infos erst einmal verdauen.

El Ef schrieb:
> Mit welcher Spannung willst du die Boards denn versorgen?

24V EDIT: So wie es aussieht, eher mit 12V.

Gut, LTC3419 und LTM4668A.

von El Ef (Gast)


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In einem Projekt wo ich neben den drei Spannungen für den Spartan 7 auch 
noch 5 für anderem Kram benötigte hab ich den LTC3419 eingesetzt. Ging 
dann auch direkt mit 24V

von El Ef (Gast)


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El Ef schrieb:
> In einem Projekt wo ich neben den drei Spannungen für den Spartan
> 7 auch noch 5 für anderem Kram benötigte hab ich den LTC3419 eingesetzt.
> Ging dann auch direkt mit 24V

Edit 1: 5V für anderem Kram
Edit 2: LT8602

von Gustl B. (-gb-)


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@ Frank K.:

Der LTM4668A sieht schick aus, aber das Package ist mir etwas klein. Das 
geht doch fast nur mit Via in Pad und die müssen dann plugged sein?!

Ich verwende derzeit gerne den TPS65266 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps65266.pdf , der hat 3 Ausgänge mit 
3A,2A,2A, benötigt aber noch externe Spulen. Das Datenblatt ist aber 
super und zeigt sowohl Schaltungsbeispiele als auch Layout. Man braucht 
keine Vias in Pads (ausser dem großen Massepad unter dem Chip) und kann 
das QFN bequem per Hand löten. Das Massepad entweder durch ein dickes 
Via oder mit Heißluft. Das ganze Layout mit Spulen und Kondensatoren 
geht auf 2cm x 1cm.

: Bearbeitet durch User
von Richard B. (r71)


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Gustl B. schrieb:
> aber das Package ist mir etwas klein.

Ja, mir auch, dafür keine Spulen.

Gustl B. schrieb:
> Das geht doch fast nur mit Via in Pad und
> die müssen dann plugged sein?!

Welche Pins meinst du?

Edit: Der TI Chip ist auch viel günstiger.

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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Richard B. schrieb:
> Gustl B. schrieb:
>> Das geht doch fast nur mit Via in Pad und
>> die müssen dann plugged sein?!
>
> Welche Pins meinst du?

Eigentlich alle bei dem BGA (ausser denen in der äußersten Reihe). Oder 
platzierst du die Vias zwischen den Pads?

von Frank K. (fchk)


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Gustl B. schrieb:
> @ Frank K.:
>
> Der LTM4668A sieht schick aus, aber das Package ist mir etwas klein. Das
> geht doch fast nur mit Via in Pad und die müssen dann plugged sein?!

Ich nehme Vias mit 0.4mm Durchmesser und 0.2mm Loch, dazu 0.4mm SMD 
Pads, und dann passt das ganz bequem.

Die meisten Module von LTC haben aber 0.1" Raster, und das ist dann ganz 
unkritisch. z.B. LTM4644, 4*4A, parallelisierbar.

fchk

von Gustl B. (-gb-)


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Danke! Ich versuche nur das 1mm Raster zu verwenden.

Aber noch ein kurzer Kommentar und eine Frage zu BGA:
Wenn ich ein BGA vor dem Löten platziere, streiche ich ganz dünn 
Flussmittelpaste über die Platine. Dann setze ich das BGA auf und 
verschiebe es leicht hin und her, bis es "einrastet". Und zwar sind die 
Pads etwas tiefer als der Lötstopp drum herum. Das kann man also 
wunderschön platzieren wenn man mit etwas Gefühl und wenig Kraft den IC 
hin und her schiebt.
Dann erwärme ich das mit dem Fön bis das IC überall etwas einsinkt.
Die Frage:
Gibt es einen Unterschied in der Dicke des Lötstopps bei den Herstellern 
und kennt ihr Hersteller, bei denen man extra dicken Lötstopp bestellen 
kann?
Ich bestelle bisher immer bei BetaLayout und ja, man kann diese 
Vertiefungen schon erkennen aber wenn der Lack dicker wäre würde mich 
das schon freuen.

von Richard B. (r71)


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Hallo,

Ich habe meine ICs (LX9) bekommen :)

Was für Kondensatoren (Größe) nimmt man für die Versorgung? 0201?

Ich habe bereits "Probleme" mitn Layout.
Was haltet Ihr von diese Anbindung (Mojo V3)?

Gustl B. schrieb:
> Oder platzierst du die Vias zwischen den Pads?

Eigentlich schon. Ich habe aber noch nie so große bga's machen müssen.

@Gustl Du hast dein Layout veröffentlicht, oder?

Freundliche Grüße,

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Richard B. schrieb:
> Was für Kondensatoren (Größe) nimmt man für die Versorgung? 0201?

https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug393.pdf

Ab Seite 13, da werden sogar entsprechende Typen empfohlen.

von Thorsten S. (thosch)


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Richard B. schrieb:
> Was haltet Ihr von diese Anbindung (Mojo V3)?
Wenn du schon so fragst: Wenig bis gar nix.

Der Entkopplungs-C gehört quer vor die Versorgungspins (nicht umsonst 
finden die sich immer paarweise!) und auf der selben Seite mit kurzen 
Leiterbahnen angebunden.

Lothar Miller zeigt auf seiner feinen Webseite, wie man's macht:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/14-Entkopplung

von Thorsten S. (thosch)


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Tobias B. schrieb:
> Richard B. schrieb:
>> Was für Kondensatoren (Größe) nimmt man für die Versorgung? 0201?
>
> https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug393.pdf
Die Xilinx Appnote ist auch nicht schlecht, passt aber mehr zu BGA 
Gehäusen, als für TQFP.

Mir hat bislang 0402 auch bei BGAs stets genügt, um die Teile direkt 
ggü. dem FPGA an die Power-Pair-Vias anzuschließen. Allerdings habe ich 
auch bewußt auf die kleinen CSP-BGAs verzichtet, bei deren Pitch wird 
ein Breakout mit Standard-Vias bei üblichen Pool-Prozess-Leiterplatten 
auch de facto unmöglich.

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Thorsten S. schrieb:
> Die Xilinx Appnote ist auch nicht schlecht, passt aber mehr zu BGA
> Gehäusen, als für TQFP.

Dazu kann ich leider nichts sagen, hatte noch nie nenn Spartan 6 mit 
TQFP. Weiss jetzt auch nicht ob fuer dieses Gehauese noch spezielle 
Hinweise in der App Note zu finden sind:-(

von Richard B. (r71)


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Tobias B. schrieb:
> Ab Seite 13, da werden sogar entsprechende Typen empfohlen.

Danke. Sehr gut erklärt.

Thorsten S. schrieb:
> Wenn du schon so fragst: Wenig bis gar nix.

Ja. Ich auch. Warum hat der das so gemacht?
Um bei 4 Lagen bleiben zu können?

Laut Intel ist eine Lagenaufbau wie folgt am besten:

SIG
GND
PWR 1
PWR 2
GND
SIG

Allerdingst mit Blind VIAs...
Wie mache ich dann 3 PWR Ebenen (und elecrow)?

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (gustl_b)


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Für welches IC willst du 3 Power Ebenen? Das ist völlig OK wenn man auf 
einer Ebene verschiedene Flächen macht mit verschiedenen Spannungen. Ich 
habe am Spartan7 Signale, GND, Spannungen und nochmal Signale.
Auf der Ebene mit den Spannungen gibt es eine Inselfläche mittig unter 
dem FPGA für die 1.0 V und zwei weitere Flächen für je 1.8 V und 3.3 V. 
Aber die Versorgungspins sind ja sinnvoll angeordnet, da kann man schön 
mehrere Fläche machen auf einer Lage.
Wichtig ist, dass eine möglichst unzerschlitzte Massenlage vorhanden 
ist. Vias dadurch sind OK, es sollten aber keine langen Schlitze 
entstehen.

von Gustl B. (-gb-)


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So, sorry, habe tatsächlich die Versorgung auf die Unterseite gesetzt.
Und zwar weil die Kondensatoren auch auf der Unterseite sitzen. TOP und 
Lage 3 ist dann Signale, Lage 2 ist Masse.

Ich habe mal ein Bildchen der Versorgungslage gemacht.
In der Mitte die 1.0 V Insel, von unten (Süden) ist die angeschlossen, 
dann drum herum ein Ring 1.8 V (den habe ich zur besseren Sichtbarkeit 
jetzt mal nicht geflutet, ripup) und ganz aussen dann die 3.3 V. Geht 
problemlos. An manchen stellen sind die Polygone aber nur dünn 
verbunden, haben also Engstellen, da habe ich dann noch auf einer 
anderen Lage, hier Lage 3, normale Leiterbahnen zwischen den 
Versorgungspins/Vias gezogen.

von Richard B. (r71)


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Gustl B. schrieb:
> Für welches IC willst du 3 Power Ebenen?

Danke. Spartan 7 und Artix 7.

von Gustl B. (-gb-)


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Naja, je machdem wie viele IOs du rausrouten musst, brauchst du schon 
viele Layer. Aber bei einem Spartan7 im FTGB196 Package (100 IOs) kann 
man alle IOs bei 4 Lagen routen. Also zwei davon sind Signallagen. Beim 
Artix gibt es das Package leider nicht, ich weiß nicht ob da 4 Lagen 
reichen oder ob man blind- burried- vias braucht.
Ist auch die Frage bei welchem Pitch du noch eine Leiterbahn zwischen 
den Pads durchfädeln kannst.

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