PDF《利用 MAX II CPLD,实现便携式 系统的功耗管理》

3 Preliminary MAX II CPLD 功耗优势 图1. 典型的锂聚合物电池使用时间曲线 在成本和功耗敏感的便携式系统中,MAX II 的MultiVolt 内核特性非常 有用.MultiVolt 内核稳压器需要一个典型值为 10mA 的额定偏置电流. 虽然提供稳压器偏置电流有所不便,但是使用 MultiVolt 内核稳压器会带 来更多的好处.支持宽工作范围 VCCINT 的优势包括: 能够直接连接至电池供电 降低系统电源供电成本 支持更少的电源数量,简化 PCB 设计 单电源供电,不需要上电排序 简单的上电和关电控制 表1列出了各种可编程逻辑器件 (PLD) 的电源特性.第二列显示了电池供 电的 3.3V I/O 便携式系统中所需要的最少电源数量.在这种系统中,至 少一个 I/O 块是 3.3V 供电.各种 PLD 的非 3.3V 内核以及各种辅助系统需 要其他的电源供电.较少的电源供电数量具有明显的优势.MAX II 器件 最少的电源供电数量是一个.而且,MAX II 器件为 2.5V 系统提供相同的 单电源供电功能,甚至可以工作在电池供电便携式系统要求的 2.3V 至3.2V 范围内.Cyclone 器件虽然需要双电源供电,但是在低成本 FPGA 中 仍然是同类最佳的,较少的电源数量有助于实现低成本解决方案. 表1第三列是独立 I/O 块电压的数量.3.3V 是最常用的系统电压,有些 应用利用 PLD 进行电压电平转换.与其他 CPLD 器件相比,MAX II 器件的 I/O 块数量最多.即使在只需要两个 VCCIO 电平的情况下,四个 I/O 块也 有优势,在为引脚分配电源时具有更大的灵活性. 采用两个 VCCIO 块,每 一电源可分配一半的用户 I/O.如果第二块需要较少的信号,两个 VCCIO 块会浪费一定的 I/O.四个 VCCIO 块只需要四分之一的 I/O 分配给第二个 VCCIO,四分之三的 I/O 采用第一个 VCCIO.

4 Altera 公司 Preliminary 利用 MAX II CPLD,实现便携式系统的功耗管理 表1第四列显示在上电时是否需要对 VCC 电源进行排序. 否 是最好 的,因为用户能够以任意顺序对 VCCIO、VCCINT 以及 VCCAUX 进行上电或者关 电.MAX II 对上电顺序没有限制.在VCCIO 和VCCINT 采用同一供电情况 下,不需要进行上电或者关电排序. 是 表明如果不按照预先设定顺序 进行上电,将导致出现电流浪涌、I/O 干扰,可能使系统进入暂停状态. 要求特定的上电顺序会增加复杂度,提高系统总成本.不需要进行排序还 避免了使用 PLD 来控制电路板上其他器件的上电排序. 表1第五列显示器件是否具有完全的热插拔保护.主要的热插拔问题是 PLD 没有加电时的 I/O 引脚泄漏.热插拔泄漏是当器件 VCCIO 以及 VCCINT 没 有加电时,VCC 或者 GND 的I/O 引脚漏电流.即使器件关断,热插拔漏电 流也会流过 I/O 引脚,导致系统功耗增加.MAX II 器件具有非常低的静 态热插拔漏电流,支持热插拔功能.设计人员在 PCB 上使用 3.3V、2.5V、 1.8V 以及 1.5V 电压器件 ( 这些器件以不同的模式进行关断 ) 时,热插拔 特性可以帮助他们轻松的进行设计.在便携式系统中,热插拔特性避免了 CPLD I/O 引脚上出现不需要的杂散漏电流通路,从而简化了系统的关断 部分. MAX II 器件的热插拔特性提供: 系统不需要关断便可以插入或者取出电路板和器件 支持任意上电顺序 热插入时,对系统总线的无影响 I/O 缓冲 热插拔特性具有多种优点.从电源角度考虑,最重要的优点体现在 VCCINT 或者 VCCIO 没有加电时通过 I/O 的漏电流上.MAX II 器件具有上面列出的 热插拔三种特性,不需要外部元件或者进行专门的设计.热插拔的主要特 点如下: 上电和关电前以及上电和关电期间可以驱动 I/O 引脚,不会造成损 害. 上电期间 I/O 引脚保持三态;