インテル® Cyclone® 10 LP FPGA デバイス用 Early Power Estimator ユーザーガイド

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ID 683743
日付 5/08/2017
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の概要 2. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の設定 3. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator ワークシート 4. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の精度に影響する要因
1. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の概要 x
1.1. パワーモデル・ステータス 1.2. 改訂履歴
2. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の設定 x
2.1. システム要件 2.2. Early Power Estimator のダウンロードとインストール 2.3. 消費電力の見積り 2.4. 改訂履歴
2.2. Early Power Estimator のダウンロードとインストール x
2.2.1. Microsoft Excel* 2003 でのマクロ・セキュリティー・レベルの変更 2.2.2. Microsoft Excel* 2007 でのマクロ・セキュリティー・レベルの変更 2.2.3. Microsoft Excel* 2010 でのマクロ・セキュリティー・レベルの変更
2.3. 消費電力の見積り x
2.3.1. FPGAデザイン開始前の消費電力の見積り 2.3.2. FPGAデザイン作成中の消費電力の見積り 2.3.3. FPGAデザイン完了後の消費電力の見積り
2.3.1. FPGAデザイン開始前の消費電力の見積り x
2.3.1.1. Early Power Estimator への情報入力 2.3.1.2. 手動による値の入力
2.3.2. FPGAデザイン作成中の消費電力の見積り x
2.3.2.1. ファイルのインポート 2.3.2.2. Early Power Estimator (EPE) ファイルの生成 2.3.2.3. Early Power Estimator (EPE) スプレッドシートへのデータのインポート
3. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator ワークシート x
3.1. Cyclone® 10 LP EPE - Main ワークシート 3.2. Cyclone® 10 LP EPE - Logic ワークシート 3.3. Cyclone® 10 LP EPE - RAM ワークシート 3.4. Cyclone® 10 LP EPE - DSP ワークシート 3.5. Cyclone® 10 LP EPE - I/O ワークシート 3.6. Cyclone® 10 LP EPE - PLL ワークシート 3.7. Cyclone® 10 LP EPE - Clock ワークシート 3.8. Cyclone® 10 LP EPE - Report ワークシート 3.9. Cyclone® 10 LP EPE - Enpirion ワークシート 3.10. 改訂履歴
3.1. Cyclone® 10 LP EPE - Main ワークシート x
3.1.1. Input Parameters 3.1.2. Thermal Power 3.1.3. Power Tree Design 3.1.4. Thermal Analysis
3.1.4. Thermal Analysis x
3.1.4.1. ヒートシンクの未使用 3.1.4.2. ヒートシンクの使用
3.8. Cyclone® 10 LP EPE - Report ワークシート x
3.8.1. 各電圧レールのスタティック電力とダイナミック電力 3.8.2. パワーアップ電流 3.8.3. 複数の電圧電源用の電源ブレイクアウト 3.8.4. パワー・レギュレーターの設定
4. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の精度に影響する要因 x
4.1. トグルレート 4.2. エアフロー 4.3. 温度 4.4. ヒートシンク 4.5. 改訂履歴
1. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の概要
2. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の設定
3. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator ワークシート
4. インテル® Cyclone® 10 LP デバイス用 Early Power Estimator の精度に影響する要因

3.1.4.2. ヒートシンクの使用

ヒートシンクを使用する場合、電力は主に、デバイスからケース、熱インターフェイス材料、およびヒートシンクを通過して放散されます。また、ボードを通過する放電経路もあります。ボードを通過する経路は、大気への経路と比べると影響が少ないです。
図 9. 熱の放散図 （ ヒートシンク使用時 ）

Early Power Estimator (EPE) スプレッドシートで使用されるモデルでは、電力の放散は、ボードを通過する経路と、ケースとヒートシンクを通過する経路があります。ジャンクションからボードまでの熱抵抗 (θJA BOTTOM) は、ボ ードを通過する経路の熱抵抗と言えます。ジャンクションから周囲までの熱抵抗 (θJA TOP) は、ケース、熱インターフェイス材料、およびヒートシンクを通過する経路の熱抵抗と言えます。

図 10. EPE スプレッドシートの熱モデル ( ヒートシンク使用時 )

EPE スプレッドシートの熱モデルにθJA BOTTOM を考慮する場合は、Board Thermal Model パラメーターをJEDEC (2s2p) に設定します。それ以外では、Board Thermal Model パラメーターをNone (conservative) に設定します。この場合、ボードを通過する経路は、消費電力には考慮されず、より慎重な熱消費電力の見積りが得られます。

ジャンクションから周囲までの熱抵抗 (θJC)、ケースからヒートシンクまでの熱抵抗 (θCS) 、およびヒートシンクから周囲までの熱抵抗 (θSA) の加算は、θJA TOPの等式で算出されます。

図 11. ジャンクションから周囲までの熱抵抗

パラメーターのセクションで選択したデバイス、パッケージ、エアフロー、およびヒートシンク・ソリューションに基づいて、E PE スプレッドシートは θJA TOPを算出します。

ロー、ミディアム、またはハイ・プロフィール・ヒートシンクを使用する場合、Still Airの値と100 lfm (0.5 m/s)、200 lfm (1.0 m/s)、および400 lfm (2.0 m/s)のエアフロー率から、エアフローを選択します。カスタム・ヒートシンクを使用する場合は、カスタム θSA値を入力します。カスタム θSA値には、エアフローを統合する必要があります。したがって、Airflow パラメーターはこの場合は適用されません。これらの値は、ヒートシンクの製造元から入手することができます。

周囲温度は変化しませんが、ジャンクション温度は熱特性によって変化します。ジャンクション温度が変化すると、ジャンクション温度の計算に使用するデバイスの熱特性に影響するため、ジャンクション温度の計算は繰り返し行われます。

総消費電力は、全 θJA値、周囲温度、およびジャンクション温度に基づき、次の等式で計算されます。

図 12. 総消費電力

レベル 2 の表題