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低功耗MAX II CPLD

Overview End Markets & Applications Design Resources Literature Getting Started

Altera 的 MAX®  II CPLD 系列自从推出以来,在低功耗应用上大展身手,特别是新的零功耗 MAX IIZ ,它的动态功耗和待机功耗都是业界最低的。 Altera新的零功耗 MAX IIZ CPLD ,在 CPLD 业界实现了最低的静态和动态功耗。 Altera®  CPLD 能够帮助您提高性能,同时降低功耗。

随着对支持高级功能、电池使用时间更长的小型低成本产品的需求增长,低功耗应用得到了迅速普及。表 1 列出了需要低功耗的部分最终市场。

1.  需要低功耗的最终市场
市场 应用

消费类

  • 教育玩具
  • 便携式媒体播放器
  • 手机

工业

  • POS 扫描仪
  • 工业 PDA
  • 相机模块

医疗

  • 便携式诊断

测试和测量

  • 万用表
  • 便携式诊断

无线和有线

  • PCMCIA 卡
  • 光模块

汽车

  • 移动 GPS
  • 移动信息娱乐系统

MAX IIZ 低功耗 CPLD

MAX IIZ CPLD 提供关断功能,进一步延长了电池使用时间。 MAX IIZ 器件从根本上针对低功耗进行设计,有丰富的低功耗系统特性,包括热插拔功能、灵活的上电排序以及简洁的单电源供电等。

待机 ( 静态 ) 功耗

表 2 列出了 MAX IIZ CPLD 系列的待机电流。如表中所示, MAX IIZ CPLD 具有超低的待机功耗,非常适合需要延长电池使用时间的便携式应用。

2. MAX IIZ 器件直流特性

器件

VCCINT 待机电流

VCCIO 待机电流

典型(1)

最大(2)

典型(1)

最大(2)

EPM240Z

29 µA

150 µA

2 µA

10 µA

EPM570Z

32 µA

210 µA

4 µA

10 µA

注释:

  • 25°C 时, VCCINT = VCCIO = VIPIN = 1.8 V
  • 70°C 时, VCCINT = VCCIO = V PIN = 1.8 V

动态功耗

和传统的宏单元 CPLD 体系结构不同, MAX IIZ CPLD 在器件内部不使用读出放大器来放大信号电压,这种放大器需要偏置电流。此外,利用 Quartus®  II 软件, MAX IIZ 器件通过局部走线有效地实现了大部分互联,大大降低了动态功耗。图 1 所示为 MAX IIZ EPM240Z 器件典型功耗 (mWatts) 和频率的关系。 MAX II 器件手册 中的 理解并评估 MAX II 器件的功耗 (PDF) 一章介绍了所有 MAX II 器件系列的类似曲线关系。

图1. MAX II EPM240Z器件的功耗和频率关系 (1), (2)

Figure 1. Power Consumption Versus Frequency for MAX II EPM240Z Devices

注释:

  1. 典型工作条件是在 25°C
  2. 每一器件全部使用了 16 位计数器

MAX IIZ 和 CoolRunner-II 的功耗对比

图 2 所示为 MAX IIZ CPLD 和 CoolRunner-II 的动态功耗对比,后者是基于传统宏单元的 CPLD 。如图所示, MAX IIZ 在每一性能等级上都有较低的功耗。

图2. MAX IIZ和CoolRunner-II的动态功耗对比

Figure 2. MAX IIZ Device Versus CoolRunner-II, Dynamic Power Consumption

自动关断功能

为了获得绝对最低功耗,器件在不工作时最好不消耗能量。 MAX IIZ 器件做到了这一点, MAX IIZ CPLD 和传统的宏单元 CPLD 不同,它含有内部振荡器,可以用于实现自动关断功能。

MAX IIZ 的自动关断操作非常简单 ( 图 3) 。 MAX IIZ 器件的所有输入控制一个计数器。任意输入被激活后,计数器保持复位。当所有输入停止工作后,计数器开始计数,直到经过了用户指定的时间长度。如果在这一时间段所有的输入仍没有工作,那么发送一个信号来禁用 MOSFET ,关断 MAX IIZ 器件的电源。当任意输入开始工作时,内部计数器复位,加电, MAX IIZ 上电。关于 MAX IIZ 关断功能的详细信息,请参考 MAX II 关断设计实例页面

图3. MAX IIZ器件自动关断功能

Figure 3. MAX IIZ Device Automatic Power-Down Capability

图 4 所示为 MAX IIZ CPLD 和 CoolRunner-II 传统宏单元 CPLD 都关电时的功耗对比。这一应用实例假定 CPLD 的 V CCINT 和 V CCIO 关断时,50%的输入接在 V CC 上, 50 %的输入接在 GND 上。如图所示,和 MAX IIZ 相比,通过 CoolRunner-II 器件 I/O 引脚的漏电流导致了器件在关断时有很大的功耗。这是因为,和传统的宏单元 CPLD 不同,关断时,接在 V CC 或者 GND 上的多个 I/O 引脚对 MAX IIZ 的功耗影响不大。

图4. 关断时,MAX IIZ和CoolRunner-II 的对比

Figure 4. MAX IIZ Device Versus CoolRunner-II When Power Is Off

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