システム電源管理の必要性
多くのシステムは複数のデバイスを搭載し、これらのデバイスは異なる電源電圧を要する場合がほとんどです。さらに、それぞれのデバイスの電源仕様に応じてのシーケンスを管理する必要があります。それはいずれのデバイス電源仕様に満足できなければ、デバイスまたはシステムが破壊される可能性があるためです。
特に多電源、デバイスの電源仕様が複雑の場合、電源を管理するためのシーケンスも複雑になり、電源専用の ASSP とソフトウェアでの対応が難しくなります。
アルテラ CPLD で実現するシステム電源管理
アルテラ CPLD は I/O の電源を含め、2種類または2種類以上の電源 （コアとI/O電源電圧が異なる場合） が必要の場合も、電源/シーケンス不要で動作できます。もちろん、インスタント・オン （電源投入から動作できるまでの時間がわずか 200us-500us） であるため、ユーザ・ロジックに実装した電源管理シーケンスで、システム全体の電源管理を担うことができます。
図 1. アルテラ CPLD による電源管理の接続図
アルテラCPLDでシステム消費電力を削減
システム全体の消費電力はダイナミック消費電力 （動作時） とスタティック消費電力 （待機時） にて構成されます。システムに搭載している全デバイスに関係します。特にメイン・デバイス （CPU、プロセッサ、ASIC など） は動作時のみならず、待機時も多くの消費電力を消費します。この課題は CPLD を活用することで解決できます。
低消費電力であるアルテラの CPLD はメイン・デバイスより格段に消費電力が低いため、待機時メイン・デバイスの一部の機能 （電圧検知、温度監視、外部通信、周辺回路の制御など） を CPLD で実現し、メイン・デバイスを低消費モード （スリープ・モード） にすることによって、待機時消費電力を大幅に削減できます。
一方、待機時のシステム状況、外部からのアクセスなどに応じて、CPLD がメイン・デバイス （全部、または一部） を復帰させ、必要な処理を行うことが可能です。このように必要な時、必要な機能だけを活かすことによって、ダイナミック消費電力も削減できます。
CPLD に、電源シーケンスの管理機能に加えて、メイン・デバイスの代わりに実現する機能を実装すれば、電源管理と消費電力削減の両方の目的を果たせます。特にバッテリ駆動のポータブル製品にとって、CPLD は非常に有用なソリューションとなっています。
図 2. アルテラ CPLD でシステム消費電力を削減するイメージ図
CPLD の消費電力を徹底的に削減する方法
ポータブル製品 （例、携帯電話、PMP など） は待機時間に厳しい要求があるため、少しでも多くの消費電力を削減するのが課題です。そこで着目したのがシステム待機時 CPLD の消費電力を徹底的に削減する方法、つまり CPLD への電源供給を効率よく制御することです。
アルテラの CPLD (MAX® V、MAX II) はオシレータを内蔵しているため、わずかな部品追加 （抵抗、コンデンサ、ダイオード） で、CPLD による CPLD 自身の電源管理を実現し、システム全体の消費電力を徹底的に削減します。
図 3. アルテラ CPLD によるパワーダウン回路のブロック図
ブロック図のように、CPLD およびシステム上にある他のデバイスへの電源供給は外部スイッチと CPLD のどちらでも制御できます。MAX V / MAX II に内蔵されたオシレータを利用して、時間を管理するカウンタを作成できます。カウンタで決められている間隔内に外部スイッチの操作があれば、MOSFET がオンのまま、CPLD も含めシステム上の各デバイスに電源を供給し続ける状態です。一方、所定の間隔以上に外部操作 （スイッチ） がなければ、CPLD が MOSFET をオフします。各デバイスへの電源供給を断ち切ることによって、徹底的に消費電力を抑えることができます。その後、また何れのスイッチ操作によって、CPLD と他のデバイスに再び電源が供給されます。CPLD はインスタント・オンのため、他のデバイスより先に立ち上げることができるため、電源シーケンス制御など一連の制御を開始することができます。
CPLD によるシステム消費電力管理の資料を今すぐ入手
|
関連機能
- MAX II CPLD を使用したオート・スタート（無償 アプリケーション・ノート および デザイン・サンプル）
- MAX II CPLD のオート・ストップおよびオート・スタート機能を使用したLED制御（無償 アプリケーション・ノート および デザイン・サンプル）
*デザイン・サンプルの実装方法は、凡例 （PWMデザイン） を用いたデモ・ビデオをご参照ください。
適応する CPLD のリスト
| リソース | MAX V (1.8V) |
MAX IIZ (1.8V) |
MAX II (1.8V/2.5V/3.3V) |
| I/O: * | 全パッケージ | 全パッケージ | 全パッケージ |
| ロジック： * | 全デバイス | 全デバイス | 全デバイス |
* 使用するリソースは、実現する機能に依存します。
さらに詳しい情報は以下をご活用ください
- プログラマブル・ロジックの基礎知識 （無料オンライン・トレーニング）
- Quartus II 入門編（無料オンライン・トレーニング）
- 詳細の技術サポートおよびデバイスの購入は正規代理店へ
- 技術情報サイト EDISON （アルテラの正規販売代理店、株式会社アルティマ運営）
- エルセナ・テクニカル・ソリューション・データベース （ETS）（アルテラの正規販売代理店、株式会社エルセナ運営）
