FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍-德赢Vwin官网网

随着系统性能的不断提升，系统功耗也随之增大，如何对系统进行有效的散热，控制系统温度满足芯片的正常工作条件变成了一个十分棘手的问题。通常使用风冷技术对系统进行散热。采用风冷技术时要重点考虑散热效率问题，一般可以通过使用较好的导热材料和增大散热面积来实现，但这就带来了系统成本的提高和体积的增加，因此必须选择最优的结合点。另外，要充分考虑热量传播的方向，使其在以尽可能的路径传播到外界的同时，能够保证热量远离那些易受温度影响的器件。现在，一些公司也推出了进行系统散热设计的辅助工具，大大提高了系统设计的可靠性。

1 系统结构

本系统以FPGA作为高性能实时信号处理系统的数据采集和控制中心，2片DSP为数据处理中心，主要包括4个功能模块——数据采集模块、FPGA数据控制模块、DSP处理模块和通信模块，系统结构框图如图1所示。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

系统使用外部5 V稳压电源作为主电源供电；采用50 MHz外部晶振输入，并在FPGA内部完成分频和倍频。复位方式有两种：上电复位和手动复位。在FPGA内部，通过计数器自动产生一个上电复位信号，然后让该信号与MAX811提供的复位信号经过与门，产生系统板上的复位信号，这样做既能保证上电复位的时间又能够保留MAX811手动复位的特点。

2 系统功耗估计

本系统的核心部分主要由1片FPGA（XC3S1500）与2片DSP（ADSP-TS201）组成，它们占据了系统功耗的主要部分，因此要对这部分功耗进行大致的估算，同时考虑到板上的其他器件，对估算的结果适当放宽，最终给出电源部分的具体设计参数。

（1）FPGA（XC3S1500）功耗估计

XC3S1500正常工作时需要提供3个电压：1．2 V内核电压、2．5 V以及3．3 V的I／O电压，其功耗估计情况如表1所列。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

（2）DSP（ADSP-TS201）功耗估计

ADSP-TS201正常工作时需要提供3个电压：1．2 V内核电压、1．6 V片上DRAM电压以及2．5 V的I／O电压。当ADSP-TS201工作在600MHz时，其功耗情况如表2所列。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

3 FLOPCB散热设计软件介绍

FLOPCB是英国Flomerics公司推出的专门用于PCB散热设计的软件。启动后其界面如图2所示。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

该软件具有如下特点：

◆方便快速地建立PCB板级温度系统模型；

◆直观灵活的结果观测方式；

◆操作界面简单易用。

在进行散热设计时，通过使用FLOPCB给出了系统的散热方案。

4 系统散热设计方案

由表1与表2的功耗估计结果不难看出，ADSP-TS201及XC3S1500是系统中发热量最大的部分，可以看作系统的热源。在FLOPCB中，可以绘制出系统PCB的温度模型1，如图3所示。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

在模型1中还未加入任何散热装置，仿真后结果如图4所示。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

从图4中可以看到，ADSP-TS201附近的温度达到了75℃左右，已十分接近ADSP-TS201的正常工作温度，而XC3S1500周围的温度也达到了42．2℃。当使用30 mm（L）×30 mm（W）×15 mm（H）的散热片后，可构建温度模型2，如图5所示。仿真后结果如图6所示。

FPGA信号处理系统的散热解决方案介绍

比较图4与图6不难看出，ADSP-TS201附近的温度降低到了55℃左右，而XC3S1500周围的温度也降低了4．2℃。可见，通过加入散热片有效地提高了系统的散热性能，达到了系统散热的目的。

结语

本文主要介绍了通用高性能实时信号处理系统的散热设计方法。在系统功耗估算的基础上，通过一些软件辅助设计来确定器件参数，给出系统核心部分的散热解决方案。在进行系统散热方案设计时，通过借助FLOPCB热分析软件辅助分析，结合系统自身的散热特点，给出了适合于本系统应用的参考散热方案。经过实际验证，该方案确实有较好的散热效果。

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

dsp

dsp

+关注

关注
553

文章
7987

浏览量
348727
FPGA

FPGA

+关注

关注
1629

文章
21729

浏览量
602955
控制系统

控制系统

+关注

关注
41

文章
6603

浏览量
110574

基于DSP的图像处理系统的应用研究

基于DSP的图像处理系统的应用研究摘要　　　本文介绍了一种基于FPGA+DSP结构的具有通用性、可扩充性的高速数字图像处理系统硬件平台。重点介绍

发表于 12-19 11:05

基于fpga的实时视频处理系统

基于fpga的实时视频处理系统难点在哪，解决方案，谁能帮下忙

发表于 04-08 19:03

一种基于FPGA的振动信号采集处理系统设计介绍

越来越力不从心。　　以FPGA为代表的可编程逻辑器件以其工作稳定、速度快、灵活的可编程能力等特点，获得了越来越广泛应用。本文提出了一种基于FPGA的振动信号采集处理系统;该

发表于 07-01 06:11

DSP图像处理系统中信号完整性问题及解决方案

什么是DSP图像处理系统？DSP图像处理系统中信号完整性的问题是什么？有哪些解决方案？

发表于 06-01 06:40

基于FPGA 的交流信号采集与处理系统

根据电力监控系统的要求，提出一种基于FPGA技术的多路交流信号采集与处理系统的设计方法。分析整个系统的结构，并讨论

发表于 05-16 14:47 •27次下载

基于FPGA和DSP的光纤信号实时处理系统

设计了一种基于FPGA 和DSP 的光纤信号实时处理系统,介绍了系统的硬件组成和工作原理。该系统

发表于 06-19 11:17 •24次下载

DSP+FPGA 实时信号处理系统中

简要分析了DSP＋FPGA系统的特点和优越性，并且结合一个实时信号处理板的开发，提出在此类系统中，FPG

发表于 09-02 17:44 •24次下载

一种基于DSP与FPGA实现场发射平板显示器视频信号处理系统的方案

摘要：数字视频信号处理涉及对高速实时视频信号的传输和处理，要求相关电路系统具有强大的数据处理能力

发表于 02-25 16:39 •53次下载

基于FPGA的实时信号处理系统设计方案

介绍了一种用于数字化双功能多普勒超声成像仪中以单片FPGA 实现的实时、多任务、高速信号处理系统,该系统承担着动态滤波、多普勒解调、包络检波

发表于 09-14 15:18 •143次下载

基于FPGA的雷达信号处理系统设计

基于FPGA的雷达信号处理系统设计的论文

发表于 10-30 10:38 •6次下载

地面脉冲多普勒雷达信号处理系统方案

地面脉冲多普勒雷达信号处理系统方案，下来看看

发表于 12-26 17:19 •8次下载

基于FPGA的振动信号采集处理系统设计并实际验证

在振动信号采集和处理系统设计中，信号的处理时间与可靠性决定着系统应用的可行性。本文设计了一种基于FPGA

发表于 11-18 05:26 •4037次阅读

在FPGA+DSP结构的雷达导引头信号处理系统中FPGA的问题解决方案

FPGA+DSP的数字硬件系统正好结合了两者的优点，兼顾了速度和灵活性。本文以导引头信号处理系统为例说明FPGA+DSP

发表于 01-08 08:36 •2844次阅读

FPGA视频教程之使用FPGA进行嵌入式信号处理系统设计视频资料免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是FPGA视频教程之使用FPGA进行嵌入式信号处理系统设计视频资料免费下载包括了：1、

发表于 03-29 16:53 •15次下载

基于FPGA+DSP弹载SAR信号处理系统设计

基于FPGA+DSP弹载SAR信号处理系统设计

发表于 12-27 18:58 •21次下载