MTD6508 3-Phase BLDC Sensorless Fan Controller Demo Motherboard (ADM00633) 深度解析

在电子工程师的日常工作中，一款优秀的电机控制板是不可或缺的工具。今天，我们就来详细探讨一下 Microchip 公司的 MTD6508 3-Phase BLDC Sensorless Fan Controller Demo Motherboard (ADM00633)。

文件下载：ADM00633.pdf

一、产品概述

1.1 产品简介

MTD6508 主板为控制子板（ADM00631）提供了两种方式。一方面，我们可以直接通过主板上的按键进行控制；另一方面，还能将 MTD6508 主板通过 USB 端口连接到计算机，借助 PC 软件（MTD6508 演示板软件 GUI）来实现对设备的控制和监控。这个软件 GUI 功能强大，不仅能进行 (V{DD}) 控制和监控、脉冲宽度调制（PWM）控制，还能监测风扇的速度和电流消耗。同时，用户还可以控制 (R{PROG}) 电阻值、(R_{SR}) 电阻值以及其他数字引脚。

1.2 主板硬件描述

MTD6508 主板包含多个关键组件。其中，PIC24FJ64GB 微控制器负责 USB 连接、PWM 生成、FG 频率测量、(V{DD}) 测量、其他信号激活以及组件通信。LDO（MCP1827）可通过数字电位器（MCP4652）进行调节，为设备提供 (V{DD})，并且可以由微控制器开启或关闭。Delta - Sigma（MCP3421）与分流电阻结合，用于感应 (V_{DD}) 引脚的电流消耗。

1.3 子板硬件描述

MTD6508 主板主要用于驱动 MTD6508 子板（ADM00631），子板包含一个 16 引脚 UQFN 4x4 的 MTD6508 以及相关的操作组件。不过，ADM00631 需要单独购买。子板上的 R1 是 FG 上拉电阻，C1 和 C2 分别是 (V{DD}) 和 (V{BIAS}) 去耦电容。R2 是用于输出 PWM 压摆率控制的电阻，R3 和 R4 用于设置 (R_{PROG}) 电阻值。

1.4 套件内容

MTD6508 3 - Phase BLDC 无传感器风扇控制器主板套件（ADM00633）包含 MTD6508 主板、一根迷你 USB 电缆、一个 3 相 BLDC 风扇（(K_M = 2)）以及重要信息表。

二、安装与操作

2.1 入门指南

我们既可以在不使用 MTD6508 演示板软件 GUI 的情况下使用该套件，也可以结合软件 GUI 来使用。

2.2 主板设置

在使用 MTD6508 演示板套件时，需要注意一些关键的硬件连接点。需要提醒的是，MTD6508 子板（ADM00631）不包含在 ADM00633 套件中，需要单独购买。

2.3 不使用软件 GUI 的操作

如果不使用软件 GUI，我们可以按照以下步骤操作：

1. 将 MTD6508 子板插入主板的专用插槽。
2. 选择合适的连接方式插入 3 相 BLDC 无传感器风扇，可以选择主板上的 3 相风扇连接器（J1）或子板上的风扇连接器。
3. 将电源连接到 (V_{IN}) 测试点，电源电压要求为 +6V ±5%，电流输出需达到 1.0A。
4. 打开电源开关，POWER LED 和 MCU LED 会亮起，风扇将以默认参数开始旋转。
5. 若要调整风扇速度，可以使用 (V{DD}) 按键和 PWM 按键分别调节 (V{DD}) 和 PWM。

2.4 软件安装

如果要使用 PC 软件，需要安装 MTD6508 主板 GUI。可以从 Microchip 网站（http://www.microchip.com）下载软件安装程序，搜索评估板的部件编号 ADM00633 即可找到。安装过程中需要注意，该应用程序需要 Microsoft® .NET Framework 4 或更高版本，如果系统中没有安装，安装程序会自动进行安装。

2.5 使用软件 GUI 的操作

结合软件 GUI 使用套件时，可按以下步骤进行：

1. 将 MTD6508 子板插入主板的专用插槽。
2. 选择合适的连接方式插入 3 相 BLDC 无传感器风扇。
3. 将电源连接到 (V_{IN}) 测试点。
4. 打开电源开关。
5. 使用迷你 USB 电缆将主板连接到计算机的 USB 端口。
6. 让计算机识别 MTD6508 主板。
7. 必要时重启计算机。
8. 启动 MTD6508 演示板软件 GUI。

三、图形用户界面描述

3.1 软件 GUI 概述

MTD6508 演示板软件 GUI 窗口有两个主要标签页：控制和测量。

3.1.1 控制标签页

• 操作控制：包含五个按钮，可用于控制 (V_{DD}) 引脚的电源开关，以及反转 FG/3、DIR、SS 和 RT 引脚的状态。
• RPROG 引脚：允许用户选择所需的 (R_{PROG}) 电阻值，该值取决于风扇的 (K_M)（mV/Hz）。
• 图表：以图形方式显示 MTD6508 设备在 (V_{DD}) 引脚的电流消耗（mA）和风扇的转速（RPM）。用户可以通过三个按钮控制数据采集、清除图表数据和恢复默认缩放。
• PWM 引脚：通过滑动条设置 MTD6508 PWM 引脚的 PWM 比率。
• (V_{DD}) 引脚：使用滑动条设置所需的 (V_{DD}) 值。
• 压摆率引脚：通过滑动条设置所需的 (R_{SR}) 值。

3.1.2 测量标签页

该标签页用于确定风扇是否与 MTD6508 及其设置相匹配，包含设置和结果两个子标签页。

• 设置子标签页：可设置测量参数，如迭代次数、PWM 角落测量、启动检查持续时间、每次迭代之间的等待时间等。还可以进行启动测量、PWM 变化测量、速度曲线和稳定性测量的设置。
• 结果子标签页：显示测试结果，包含控制结果管理的按钮。

3.1.3 正确定义 (R_{PROG}) 值

为了正确定义 (R_{PROG}) 值，需要按照以下步骤操作：

1. 对未连接的风扇施加恒定的气流。
2. 使用示波器测量风扇旋转时两相之间的波形。
3. 测量产生的峰 - 峰电压（(V_{p - p})）值和频率（f）。
4. 根据公式 (K{M}=frac{V{p - p}}{2f}) 计算 (K_{M}) 值。

四、附录

A. 原理图和布局

附录 A 包含了 MTD6508 3 - Phase BLDC 无传感器风扇控制器演示主板（ADM00633）的各种原理图和布局图，如 LED 部分、按键部分、电流感应部分、数字电位器部分、PIC24F 部分等。

B. 物料清单（BOM）

附录 B 列出了构建 MTD6508 演示板（ADM00633）所需的所有组件，包括电容、电阻、二极管、连接器、晶体管等。

MTD6508 3 - Phase BLDC 无传感器风扇控制器演示主板（ADM00633）为电子工程师提供了一个功能强大且灵活的电机控制解决方案。无论是在硬件设计还是软件操作方面，都有许多值得我们深入研究和探索的地方。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解和使用这款产品。你在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。