Hallo. Ich möchte die Verlustleistung eines Spartan-3E (XC3S500E) bestimmen. Das muss nicht auf das Milliwatt genau sein, aber ich sollte schon den ermittelten Wert begründen können. Ich habe in diesem Bereich bisher leider noch keine Erfahrungen sammeln können. Erstmal habe ich mir mal das Datenblatt (ds321.pdf) geschnappt und unter DC Electrical Characteristics nachgeschaut. Meine I/O Spannung ist 3.3V (10uA*3.3V*70). Für Inputpins ist dort(Tabelle 77) ein Verluststrom von 10uA pro Pin angegeben. Ich habe 70 Input pins, also sind das ca. 2.3mW Verlustleistung. Bei den Outputpins bin ich da schon ins stolpern gekommen. Tabelle 80 zeigt für die einzelnen IO Standards den Stromverbrauch an. So ganz sicher bin ich mir dabei aber nicht. Mir ist dabei vor allen Dingen die Bedeutung der Zahlenreihen 2 bis 16 nicht klar. Habe jetzt erstmal 2mA*3.3V*10(Anzahl der Outputs) gerechnet, also 66mW. Weitere Ruheströme für die einzelnen Spannungen ergibt die Tabelle 78. Bei dem XC3S500E sind angegeben: core:20mA*1.2Vm, IOBANK:0.8mA*3.3V, auxiliary:18mA*2.5V. Das ergibt zusammen ca. 45mW. Bei dem 2.Strom bin ich mir aber nicht sicher, ob sich der Wert auf alle IOs bezieht oder auf eine IO Bank. (Mir war so, als ob man die IOBänke mit unterschiedlichen Spannungen fahren konnte) Insgesamt ergeben sich also ca. 114mW beim nichts tun. Bei der dynamischen Verlustleistung hänge ich total in der Luft. Ich rechne damit, dar FPGA mit 20MHz getaktet wird und sich die Hälfte der Flipflops mit diesem Takt ändern können und die andere Hälfte zwar benutzt wird, aber sich relativ gesehen fast nie ändern. Gibt es da vielleicht eine Faustformel, wie ich hier die Verlustleistung bestimmen kann? Schon mal Danke im Voraus. DaMicha.
@ Da Micha >Ich möchte die Verlustleistung eines Spartan-3E (XC3S500E) bestimmen. >Das muss nicht auf das Milliwatt genau sein, aber ich sollte schon den >ermittelten Wert begründen können. Was willst du genau machen? a) Die zu erwartende Verlustleistung eines Designs in Voraus abschätzen? Dazu gibts den Power Estimator auf der Xilinx Homepage. b) Die reale Verlustleitung eines FPGAs messen? Dazu musst du nur dis Ströme von Vcore, Vaux und VIO messen und mit den real gemessenen Spannungen multiplizieren. >Für Inputpins ist dort(Tabelle 77) ein Verluststrom von 10uA pro Pin Nein, das ist ein maximaler Leckstrom. Real ist der kleiner. >angegeben. Ich habe 70 Input pins, also sind das ca. 2.3mW >Verlustleistung. >Bei den Outputpins bin ich da schon ins stolpern gekommen. Tabelle 80 >zeigt für die einzelnen IO Standards den Stromverbrauch an. So ganz Dass glaub ich nicht so ganz. Wieviel Strom die Ausgänge brauchen hängt von der angeschlossenen Last und der Schaltfreqeunz der Ausgänge ab. >Weitere Ruheströme für die einzelnen Spannungen ergibt die Tabelle 78. >Bei dem XC3S500E sind angegeben: >core:20mA*1.2Vm, >IOBANK:0.8mA*3.3V, >auxiliary:18mA*2.5V. >Das ergibt zusammen ca. 45mW. Das schon eher. >Bei dem 2.Strom bin ich mir aber nicht sicher, ob sich der Wert auf alle >IOs bezieht oder auf eine IO Bank. (Mir war so, als ob man die IOBänke >mit unterschiedlichen Spannungen fahren konnte) Kann man, ändert am Strom aber wenig, nur an der Leistung. >Insgesamt ergeben sich also ca. 114mW beim nichts tun. Im schlimmsten Fall (worst case) bei maximaler Betriebsspannung und 70C Umgebungstemperatur. Real unter Laborbedingungen vielleicht 1/4 bis 1/2. >Bei der dynamischen Verlustleistung hänge ich total in der Luft. Ich >rechne damit, dar FPGA mit 20MHz getaktet wird und sich die Hälfte der >Flipflops mit diesem Takt ändern können und die andere Hälfte zwar >benutzt wird, aber sich relativ gesehen fast nie ändern. Gibt es da >vielleicht eine Faustformel, wie ich hier die Verlustleistung bestimmen >kann? Schau dir den Power Estimaor an. Dort gibts auch ein paar PDFs die die Materie erklären. MfG Falk P.S. Für die reale Messung, siehe hier. http://www.geocities.com/jacquesmartini/digital/pldpower/pld_power_measurement.html
@Falk > >>Ich möchte die Verlustleistung eines Spartan-3E (XC3S500E) bestimmen. >>Das muss nicht auf das Milliwatt genau sein, aber ich sollte schon den >>ermittelten Wert begründen können. > > Was willst du genau machen? > > a) Die zu erwartende Verlustleistung eines Designs in Voraus abschätzen? > Dazu gibts den Power Estimator auf der Xilinx Homepage. Danke erstmal. Ja ich möchte die Verlustleistung im Voraus wissen, um abschätzen zu können wieviel Wärme abzuführen ist. Für den Power Estimtor muss ich jetzt erstmal nachschauen. > > Nein, das ist ein maximaler Leckstrom. Real ist der kleiner. > >>angegeben. Ich habe 70 Input pins, also sind das ca. 2.3mW >>Verlustleistung. > Das ist gut. Aber der Beitrag scheint ja ohnehin relativ gering zu sein. >>Bei den Outputpins bin ich da schon ins stolpern gekommen. Tabelle 80 >>zeigt für die einzelnen IO Standards den Stromverbrauch an. So ganz > > Dass glaub ich nicht so ganz. Wieviel Strom die Ausgänge brauchen hängt > von der angeschlossenen Last und der Schaltfreqeunz der Ausgänge ab. OK, denke, dass das dann auch Richtung Power Estimator geht... Die Last muss ich dann noch bestimmen (Leitung + Connector + uC Input Pin @ 20 MHz). > >>Weitere Ruheströme für die einzelnen Spannungen ergibt die Tabelle 78. >>Bei dem XC3S500E sind angegeben: >>core:20mA*1.2Vm, >>IOBANK:0.8mA*3.3V, >>auxiliary:18mA*2.5V. >>Das ergibt zusammen ca. 45mW. > > Das schon eher. > >>Insgesamt ergeben sich also ca. 114mW beim nichts tun. > > Im schlimmsten Fall (worst case) bei maximaler Betriebsspannung und 70C > Umgebungstemperatur. > Real unter Laborbedingungen vielleicht 1/4 bis 1/2. Gut! > >>Bei der dynamischen Verlustleistung hänge ich total in der Luft. Ich >>rechne damit, dar FPGA mit 20MHz getaktet wird und sich die Hälfte der >>Flipflops mit diesem Takt ändern können und die andere Hälfte zwar >>benutzt wird, aber sich relativ gesehen fast nie ändern. Gibt es da >>vielleicht eine Faustformel, wie ich hier die Verlustleistung bestimmen >>kann? > > Schau dir den Power Estimaor an. Dort gibts auch ein paar PDFs die die > Materie erklären. ... also erstmal die Hausaufgaben machen ;-). Gruß DaMicha.
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