请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
主题中讨论的其他器件：TMP468远程温度传感器—如何通过监控 FPGA 温度来实现实时控制？
远程温度传感器-如何通过监控 FPGA 温度来实现实时控制？
在高性能 FPGA 应用中、过热是处理性能方面的常见限制因素。 许多 FPGA 的额定温度仅达到85°C、然后才会发生不可逆转的损坏或可靠性问题。 为了使 FPGA 保持在该限值以下、通常会根据内部二极管结(外部测量)或外部分立式温度传感器测量结果降低时钟速度、从而降低性能。 本应用中温度测量的精度和响应时间是重要的设计细节、为避免性能下降或对基于 FPGA 的系统造成损坏、需要考虑这些细节。 这意味着、FPGA 系统中的温度测量越准确、速度越快、可以获得的处理性能越高、系统寿命越长。
温度精度：
遗憾的是、获得准确快速的温度测量可能具有挑战性。 温度精度取决于许多因素、例如传感器精度、放置和封装。 如图1所示、传感器的温度精度直接影响系统需要内置的安全裕度量。 要解决此错误、需要更快地降低 FPGA 的性能。 温度传感器的位置是精确温度测量的另一个重要因素。 热梯度和其他热源会导致温度测量中的不确定性。 理想情况下、温度传感器应尽可能靠近 FPGA 放置、并远离其他热源。
图1：由于不精确而导致的性能裕度
热响应时间：
还需要考虑温度传感器的热响应时间。 热响应取决于温度传感器的位置和热质量。 通常、传感器距离 FPGA 越远、器件之间的热阻越大、响应时间越长。 由于 FPGA 的温度可能会快速变化、因此需要在安全裕度中考虑该延迟。 图2将外部温度传感器的热响应与远程温度传感器读取的 FPGA 的内部热敏二极管(通常为双极结型晶体管(BJT))的热响应进行了比较。
图2：响应时间：内部热敏二极管与外部 BJT
使用远程温度传感器测量 FPGA 温度
许多 FPGA 都有热敏二极管、可使用远程温度传感器进行精确的结温监测。 直接监控热敏二极管可实现快速而精确的温度感应。 图3显示了监控 FPGA 的远程温度传感器的典型应用原理图。
图3：典型应用原理图
β 到远程温度传感器应用中的两个最重要参数是理想因子(η 因子)和 BJT 的电流增益()。 BJT 的 η 因子可被视为衡量 BJT 遵循理想公式的程度：
大多数远程温度传感器默认为1.008 μ η 因子、但在使用 FPGA 时很可能不会出现这种情况。 许多 FPGA 制造商都指定了 FPGA 的 η 因子。 这种 η 意味着需要进行 Δ 因子校正。
第二个参数是 BJT 的 β。 。 如果 β Δ I 为低电平、则可能会发生温度误差。 一些远程温度传感器具有“自动 β 补偿”，可针对低 β 结进行调节。
η β 因子值未知或“自动补偿”不可用，则可以使用德州仪器 (TI)的远程校准工具对二者进行校准。
图4显示了使用 TMP468测量 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC FPGA 内部二极管的数据。 η Xilinx 的文档，FPGA 的 Δ Σ 因子是1.026。 测量了三次温度扫描：两次使用不同的 η 因子设置、一次使用 远程校准工具的优化设置。 η η 因子(Δ T 因子= 1.008)和其他系统误差、温度误差会很明显。
图4：误差与温度设定点间的关系
结论：
在这些类型的应用中、几分之一秒会影响或破坏系统稳定性；TI 的远程温度传感器系列可提供开发人员所需的精确快速响应时间、从而实现或优化实时控制系统的热损坏保护。
演示：
以下视频是使用 TMP468 测量 FPGA 内部热敏二极管温度和外部 BJT 温度的演示。 TMP468 是一款8通道远程温度传感器、但也有4通道(TMP464)和单通道(TMP461)版本。
e2e.ti.com/.../FPGA_5F00_v4_5F00_4_5F00_30_5F00_20.mp4
其他资源：