FPGA与DSP信号处理系统的散热设计

引言
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，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。采用风冷技术时要重点考虑效率问题，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的辅助工具，大大提高了系统的可靠性。

1 系统结构
本系统以作为高性能实时处统的数据采集和控制中心，2片为数据中心，主要包括4个功能模块――数据采集模块、数据控制模块、模块和通信模块，系统结构框图如图1所示。

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，然后让该与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(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。

(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。