探索TC64X/TC64XB风扇控制评估板：开启高效散热设计之旅

一、引言

在如今的电子设备中，散热问题一直是工程师们关注的焦点。一个高效的风扇控制系统能够确保设备在稳定的温度环境下运行，延长设备的使用寿命。Microchip Technology Inc.推出的TC64X/TC64XB风扇控制评估板，为电子工程师们提供了一个强大的工具，用于评估和原型开发无刷直流（BDC）风扇控制电路。

文件下载：TC642EV.pdf

二、评估板概述

2.1 适用设备

该评估板可使用以下Microchip BDC风扇控制器进行评估和原型设计：

• TC64X系列：包括TC642、TC646、TC647、TC648、TC649。
• TC64XB系列：包括TC642B、TC646B、TC647B、TC648B、TC649B。

2.2 风扇速度控制信号来源

风扇速度控制信号可以由外部传感器、外部电压信号或板载控制电压电位器提供。

2.3 特色功能设备

• 最低速度设置设备：TC642/2B、TC647/7B。
• 自动关机阈值设备：TC646/6B、TC648/8B、TC649/9B。这些设备的最低速度设置和自动关机阈值可通过板载电位器方便地设置。

2.4 评估板特点

1. 全面评估与原型开发：能够对TC64X和TC64XB BDC风扇控制器进行完整的评估和原型设计。
2. 兼容性强：可与任何BDC风扇配合使用。
3. 用户原型设计区域：为专用电路和其他用户特定电路提供了区域。
4. 灵活配置：跳线块允许用户快速配置输出级和输入信号源。
5. 多种控制方式：支持外部或内部控制电压。
6. 便捷测试：方便的用户测试点，便于在关键节点进行仪器读数。

三、评估板详细介绍

3.1 外观与基本配置

评估板尺寸为4” x 6”，电路板上有一个8引脚PDIP插座，可容纳任何TC64X和TC64XB设备。评估套件预配置为适用于100 mA、12V的风扇，但也可根据用户特定的控制和风扇要求进行自定义配置。此外，还提供了一个LED状态指示灯，用于直观显示风扇故障状况。

3.2 电源与控制信号

评估板由外部电源（5V，50 mA）供电。风扇速度控制信号可由外部传感器、外部电压信号或板载电位器提供。最低速度设置和自动关机阈值通过第二个电位器方便地设置。同时，还有跳线可配置输出级配置、调制频率和输入信号源。此外，还有一个SHDN/RESET开关，用于手动关闭风扇或重置系统。

3.3 套件内容

• 安装了组件的4” x 6”印刷电路板。
• 《TC64X/TC64XB风扇控制评估板用户指南》（DS21403）。
• 样品设备，包括不同封装的TC64X和TC64XB系列器件。

3.4 用户需提供的物品

• 5.0V、50 mA稳压电源。
• 能够提供所需风扇电流的12.0V稳压电源。
• 用于调节速度控制和最低速度/自动关机电位器的小扁平螺丝刀。
• 数字电压表。
• 通用示波器。
• 用于电源和风扇连接的夹线。
• 12V、75 mA至100 mA的无刷直流风扇。建议初始启动时使用此规格的风扇，因为评估板已预配置为此风扇额定值。若没有此规格的风扇，需相应修改评估板的配置设置。

四、参考文档

可通过联系最近的Microchip销售办公室或访问Microchip网站（www.microchip.com）获取其他参考文档，如技术库CD - ROM、模拟与接口系列数据手册、应用笔记等。这些文档为工程师提供了更深入的技术支持和应用指导。

五、评估板功能与使用

5.1 硬件描述

评估板通过各种跳线选项和用户安装组件的位置，可与几乎任何BDC风扇配合使用。不同的TC64X和TC64XB设备具有不同的工作模式，如TC646/646B/648/648B/649/649B具有自动关机模式，当测量温度低于规定的最小值时，风扇会关闭；而TC642/2B/647/7B在测量温度较低时，风扇会以最低速度持续运行。

风扇速度与施加到引脚1（VIN）的控制信号成正比。该输入可由板外传感器或板载速度控制电位器提供，具体取决于INT/EXT开关的设置。最低风扇运行速度（TC642/2B/647/7B）或自动关机温度设置（TC646/6B/648/8B/649/9B）由电位器2的设置决定。此外，可通过按下SHDN/RESET开关或在(TB{4})的两个端子之间施加短路来手动关闭（或重置）TC64X和TC64XB设备。BDC风扇调制频率应在15 Hz至30 Hz之间，可由电容(C{1})或用户安装的电容(C{2})以及(JB{1})的设置决定，默认工作频率为30 Hz。

输出驱动设备可根据风扇工作电流和应用选择SOT - 23、TO - 92或TO - 220晶体管/MOSFET。电阻(R{2})设置晶体管的基极驱动电流。工厂发货时，配置为2N2222A晶体管和1.1 kΩ基极电阻，可驱动工作电流为100 mA或更小的BDC风扇。对于较大的风扇，可使用不同的基极电阻和输出晶体管组合。风扇换向脉冲通过(R{3})和(C_{5})由TC64X和TC64XB设备的引脚5感应。

评估板还提供了故障视觉指示器，当TC64X/TC64XB设备的(FAULT)输出为低电平时，FAULT LED会亮起。

5.2 评估板的实施步骤

1. 检查跳线设置：检查评估板上的跳线设置，确保与表2 - 1中列出的设置匹配。同时，确保(R{3})安装为4.7Ω电阻，(R{2})安装为1.1 kΩ电阻，(C{5})安装为0.1 µF电容，(Q{2})安装为2N2222A晶体管。
2. 连接电源：将5V直流电源的正极连接到(V{DD}(BP{1}))，负极连接到GND ((BP{2}))；将12V、100 mA（最大）BDC风扇的正极连接到FAN +端子，负极连接到FAN - 端子；将12V直流电源的正极连接到(V{FAN}(BP{3}))，负极连接到地 ((BP{2}))。
3. 设置开关和电位器：将INT/EXT开关设置为INT（内部控制电压）。将电位器1（速度控制）完全顺时针旋转，将电位器2（最低速度/自动关机级别）完全顺时针旋转。
4. 开启电源：打开两个直流电源。风扇应立即全速运行，FAULT LED应亮起。若未达到此效果，检查配置设置并重复上述步骤。
5. 调整最低速度设置：将直流电压表的正极连接到测试点(TP 1)，负极连接到地。调整电位器2，直到读数达到1.9V，此电压对应于约40%的全速最低速度设置。
6. 验证风扇控制功能：逆时针旋转电位器1，风扇速度应降低，FAULT LED应熄灭。当电位器1逆时针旋转，直到电位器1的滑臂电压小于电位器2的滑臂电压时，风扇将以40%的全速持续运行。通过顺时针调整电位器2，同时将电位器1完全逆时针旋转，验证最低速度电路是否正常工作。
7. 验证故障检测功能：在风扇运行时断开风扇的一根引线，FAULT LED将在约两秒后亮起；在风扇运行时停止风扇叶片，FAULT LED将在风扇叶片停止约两秒后亮起。

5.3 可调输出电压模式操作

5.3.1 输出驱动器

对于工作电流为200 mA或更小的BDC风扇应用，推荐使用2N2222A等晶体管作为输出驱动器，这些晶体管成本低、货源多且具有足够高的Beta值。若使用单个晶体管，需选择最小(h_{FE})为50的晶体管，以确保不超过TC64X和TC64XB设备的最小输出电流规格（5 mA）。对于大型BDC风扇，逻辑电平MOSFET是驱动设备的不错选择。所有组件的选择应基于TC64X和TC64XB数据手册的“应用”部分的信息。

5.3.2 传感器接口电路

TC64X和TC64XB数据手册提供了基于低成本热敏电阻的温度传感器设计的详细信息。

六、附录信息

6.1 板布局和原理图

附录A包含评估板的布局和原理图，为工程师提供了直观的电路结构信息，有助于深入了解评估板的工作原理和进行电路设计。

6.2 物料清单

附录B列出了评估板的典型组件和相关值，方便工程师在需要更换或升级组件时进行参考。

七、全球销售与服务

Microchip在全球各地设有销售和服务办公室，为用户提供技术支持和产品咨询。无论你身处何地，都能方便地获取所需的帮助。

八、总结

TC64X/TC64XB风扇控制评估板为电子工程师提供了一个全面、灵活且易于使用的平台，用于评估和开发BDC风扇控制电路。通过其丰富的功能和可配置性，工程师可以根据不同的应用需求进行定制设计，提高散热系统的效率和可靠性。你在使用类似评估板时遇到过哪些挑战呢？欢迎留言分享你的经验。