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2021.07.27

TE0808の使い方(3) SoMボードへの電源の供給方法

TE0808の電源の供給方法についてメモしておきたいと思います。

UltraScale+にはたくさんの種類の電源が必要なのですが、こういったFPGAボードでは外部から1種類の電源を与えるだけで、内部でいろいろな電源を作り出すようにできているはずです。

データシートを見ると、電源の供給ツリーは下の図のようになっています。これだけの数のレギュレータが載っているってすごいことだと思います。

Te0808power

電源入力は、DCDCIN、PL_DCIN、LP_DCDC、GT_DCDCの4つの大きな電源と、PS_BATTとPLL_3V3のオプション的な電源です。

 

ZYNQの電源供給は全部同時ではなく、順番に立ち上げていくことが推奨されています。TE0808ではありがたいことに、ボード上のレギュレータのPGとENを巧みに使って、各種レギュレータが順番に電源ONするようになっています。そのためユーザが電源レールの立ち上がり順序を気にする必要はありません。

DCDCINはフルパワードメインに使われ、LP_DCDCはローパワードメインに、PL_DCINはPLに、GT_DCDCはMGTに使われます。各電源の入力電圧範囲は

  • PL_DCIN・・・2.5~6V (絶対最大定格7V)
  • DCDCIN・・・3.1~6V (絶対最大定格7V)
  • LP_DCDC・・・2.5~3.6V (絶対最大定格4V)
  • GT_DCDC・・・2.5~6V (絶対最大定格7V)
  • PS_BATT・・・1.2~1.5V (絶対最大定格2V)
  • PLL_3V3・・・3.14~3.47V (絶対最大定格3.8V)

となっています。バッテリとPLL用電源、LP_DCDCは絶対最大定格が低いので要注意です。

PS_BATT以外はすべて3.3Vに接続すればOKです。

TE0808には電源出力端子がある

TE0808はボード上で様々な電圧を作り出しますが、PSとPL用の1.8Vがコネクタから出力されていて、いろいろなことに使えるようになっています。特にPS_1V8とPL_1V8が便利に使えます。

PSとPLで分けている理由は、個別に電源をON/OFFするためだと思われます。

PS_1V8はPSのモード設定用抵抗のプルアップなどに活用できます。PL_1V8はPLのBankのVCCIO用に活用できます。

このほかにDDR用のDDR_1V2や、PLL用のSI_PLL_1V8がありますが、有効的な利用方法はあまり思いつきません。

TEBT0808の電源供給方法

Trenz社のベースボードTEBT0808の回路図を見てみると、PL_DCIN、LP_DCDC、DCDCIN、GT_DCDCはすべて同一の3.3Vの電源にそのままつながっています。

特にこだわりがなければユーザが作るベースボード上で区別することなくそのままつなげばOKです。

PS_BATTは、1.8Vのラインからダイオード(SDMG0340LC)を通じて供給しています。ダイオードの順電圧降下を期待しているのだと思いますがZYNQのPS_BATTの消費電流がゼロならば電圧降下しないので、結局のところ1.8Vくらいが加わってしまいますが、絶対最大定格はクリアしているのでよいのでしょう。

PLL_3V3は、3.3Vのラインから1uHのコイルでフィルタして供給しています。

まとめ

以上のことをまとめると、電源供給は下の図のようにすればよいことがわかります。

Te0808powerin_20210730201701

TE0808への電源供給は上の図のオレンジで囲んだ部分に3.3Vを供給すれば良いようです。

VCCOは、ボード上で生成されるPL_1V8を使用して供給します。

PS_BATTは、PS_1V8をダイオードを通して供給します。

PLL_3V3は3.3Vラインからコイルを通して供給します。

3.3Vが使用可能なバンクはVCCO47とVCCO48のみですが、Trenz社ベースボードのTEBF0808でもTEBT0808のどちらも1.8Vで使用するようになっていました。今日ではあまり3.3Vというのは使わなくなってきているのかもしれません。

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