Dynamic Voltage Scaling Dissertação para obtenção do Grau de ...

4. Demonstrador FPGA
4.3.1 Modificações Efectuadas
Neste trabalho foi utilizada uma FPGA Spartan 3 XC3S400-FT256 da Digilent ® . Após uma
análise ao esquema eléctrico fornecido pelo fabricante foi identificado o processo de distribuição de
energia na FPGA. O dispositivo é alimentado externamente com 5V que irão alimentar o LDO
principal, reduzindo a tensão para 3,3V. Este LDO alimenta as interfaces de entrada e saída de
dados bem como a maioria dos dispositivos na FPGA. Incluídos nestes dispositivos encontra-se um
LDO para gerar 2,5V e outro para gerar 1,2V. Os 2,5V alimentam os controladores do sinal de relógio
(DCM) e os periféricos de programação como o JTAG. Por fim, os 1,2V alimentam o núcleo digital da
FPGA sendo, portanto, este o dispositivo a substituir pelo DCDC com tensão programável. Na Figura
4.3 é indicado o local, no verso da placa de circuito impresso da FPGA, de onde foi removido o LDO
dos 1,2V para substituir pela alimentação do DCDC.
Figura 4.3 – Verso da placa de circuito impresso da FPGA indicando o LDO a remover
4.3.2 Conversor DCDC
O conversor DCDC utilizado é apresentado na Figura 4.4 e foi projectado numa parceria entre o
INESC-ID e a SILICONGATE LDA. Para funcionar, este conversor requer o fornecimento de três
alimentações externas. À semelhança da FPGA, o DCDC utiliza 1,2V para o núcleo digital, 3,3V para
entradas e saídas de dados e uma tensão em torno de 2,4V como entrada de potência. Para tornar o
protótipo independente de fontes de alimentação externas foram utlizados os três LDO existentes na
FPGA para alimentar paralelamente o DCDC. O LDO de 1,2V que foi retirado da placa da FPGA foi
soldado a um dissipador externo e usado para alimentar o núcleo digital do DCDC. Para tal foi
necessário criar um cabo a ligar o LDO de 3,3V da FPGA (Figura 4.5) ao LDO de 1,2V e outro como
um conector para levar os 1,2V ao DCDC. Um outro cabo foi criado para levar os 2,5V da FPGA para
a entrada de potência do DCDC. Por fim, os 3,3V são fornecidos juntamente com as linhas de dados.
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