AMC6821EVM与AMC6821EVM - PDK评估模块使用指南

在电子工程领域，对于模拟监测与控制电路的评估至关重要。今天我们要介绍的是德州仪器（Texas Instruments）的AMC6821EVM和AMC6821EVM - PDK评估模块，它为我们提供了一个全面的热管理套件解决方案，下面将详细介绍其特点、操作及使用方法。

文件下载：AMC6821EVM-PDK.pdf

一、EVM概述

1.1 特性

• 核心器件：该评估模块采用了AMC6821模拟监测与控制电路器件，是评估此AMC设备功能的简易模块。
• 通信接口：支持SMBus作为标准串行通信接口，速度可达100 kHz，基于 (I^{2}C^{TM}) 工作原理，能与任何支持标准 (I^{2}C) 协议的主机微处理器通信。
• 风扇接口：J1和J5两个接头为风扇连接提供了便利。J1是四针接头，可适配大多数标准2线、3线或4线风扇；J5则允许用户选择3线或4线配置，以及5 - V或12 - V的电源冷却风扇配置。
• 风扇安装：设有25 - mm × 25 - mm的风扇安装区域，考虑到EVM板空间限制和25 mm冷却风扇的普及性，确保了风扇的正确安装和设备稳定性。
• 指示灯：配备两个绿色LED指示灯显示 (V{DT}) 和 (V{DD}) 电源状态，三个红色LED作为报警指示灯，通过AMC6821的相应报警引脚驱动。
• 温度控制：通过通孔功率电阻R25和N通道增强型FET Q5，可操纵外部远程温度。同时，J3端子允许连接任何远程温度传感器进行监测和控制。

1.2 电源要求

1.2.1 供电电压

• 模拟电源：AMC6821的 (V_{DT}) 直流模拟电源可通过跳线W6在 + 3.3VA和 + 5VA之间选择，分别来自U4和J6 - 3端子，参考地为J6 - 6端子。
• 数字电源：(V_{DD}) 直流数字电源可通过跳线W7在 + 3.3VD和 + 5VD之间选择，分别来自J6 - 9或J12 - 3（如果安装）以及J6 - 10或J12 - 1（如果安装）端子，参考数字地为J6 - 5和J12 - 2端子。部分电路永久连接到 + 5VD。
• 风扇电源：通过J7提供2.5 mm直流电源插孔连接器，可接入外部 + 12V电源为风扇供电。

1.2.2 参考电压

AMC6821自带固定内部参考，无需额外控制。

1.3 EVM基本功能

• 评估平台：主要作为功能评估平台，用于测试AMC6821模拟接口电路的某些功能特性。可使用任何具有SMBus或 (I^{2}C) 接口能力的微处理器进行评估，也可使用基于USB - MODEM的PC环境测试评估套件。
• 接口连接：J2和P2接头作为直通连接器，方便将AMC6821 EVM与USB - MODEM或其他支持模块化EVM标准的主机处理器平台连接。J4接头供用户使用定制电缆访问AMC6821设备，大部分GPIO引脚映射到AMC6821的报警引脚，可通过软件进行监控和控制。
• 风扇控制：配合基于LabVIEW™的EVM软件评估工具，用户可完全控制和监控市场上的任何冷却风扇。

二、PCB设计

2.1 PCB布局

AMC6821 EVM采用德州仪器开发的双宽模块化EVM外形尺寸，基于四层印刷电路板设计，使用覆铜FR - 4层压材料，尺寸为93.9800 mm（3.7000英寸）× 81.2800 mm（3.200英寸），板厚1.5748 mm（0.0620英寸）。文档中提供了各层的布局图，包括顶层丝印、顶层信号平面、内部层1（分割接地平面）、内部层2（分割电源平面）、底层信号平面和底层丝印等。

2.2 物料清单

文档详细列出了模块使用的组件清单，包括电容、电阻、LED、晶体管、MOSFET、连接器等，每个组件都有其规格、数量、设计符号、供应商和零件编号等信息。

三、EVM操作

3.1 出厂默认设置

EVM板在出厂时设置了默认配置，通过一系列跳线设置实现，如选择 + 12V为风扇供电、设置地址引脚A0和A1接地、选择PWM模式等。详细的跳线设置可参考文档中的表格和图示。

3.2 主机处理器接口

AMC6821 EVM与USB - MODEVM以及德州仪器的其他主机平台兼容，也可与SoftBaugh, Inc.的HPA449演示板配合使用。使用这些平台可简化连接过程，若使用不兼容的系统，可制作定制电缆。文档提供了数字串行接口引脚图，方便用户进行连接。

3.3 AM6821EVM - PDK块图

3.3.1 连接

AMC6821EVM - PDK是一个完整的评估套件，包括基于USB的主板USB - MODEVM接口板、AMC6821EVM板和适用于运行Microsoft Windows™操作系统的个人计算机的评估软件。AMC6821EVM通过标准接头与USB - MODEVM直接连接。

3.3.2 USB - MODEVM设置

为使USB - MODEVM与AMC6821EVM正常通信，需要设置SW2开关，具体设置可参考文档中的表格。

3.3.3 USB - MODEVM接口电源

USB - MODEVM接口板可通过USB、6 - Vdc至10 - Vdc的交流/直流外部壁式电源（不包括）或实验室电源供电，不同供电方式下JMP6跳线的设置不同。

3.4 AMC6821EVM跳线设置

文档详细列出了每个跳线的功能，用户可根据需要进行设置，以实现不同的风扇配置、电源选择和温度传感等功能。

3.5 风扇启动实现

由于AMC6821上电时的默认值和EVM使用的NMOS FET风扇驱动器，风扇启动过程中PWM输出的极性会反转，导致风扇启动异常。可通过硬件解决方案进行修正，使用备用逆变器U2A反转PWM输出，驱动NMOS FET。

四、EVM软件评估工具操作

4.1 软件介绍

该软件为用户提供了便利，通过PC的USB端口轻松控制和监控AMC6821 EVM。它是一个简单的图形用户界面，允许用户手动或在指导下配置AMC6821设备，配置完成后，可根据用户设置监控和控制冷却风扇。

4.2 软件工具包基本操作

使用软件前，需将EVM插入USB - MODEVM平台，并连接USB电缆。启动软件时，会弹出选择 (I^{2}C) 快速或标准协议的窗口，由于AMC6821仅支持标准100 kHz模式，应选择标准选项。启动后，需点击复位按钮同步AMC6821和软件工具，直到报警指示灯变绿。

4.3 EVM硬件功能测试

可通过软件的硬件测试框对AMC6821EVM硬件进行功能测试，测试时需断开风扇的TACH信号。测试过程包括复位AMC设备、启动监控、触发各种报警等操作，通过观察软件和EVM上的报警指示灯来判断硬件是否正常工作。

4.4 AMC6821设备寄存器编程

4.4.1 自动编程

选择自动编程模式时，用户需按照一系列弹出窗口的提示输入相关参数，如SMBus超时功能、风扇每转脉冲数、TACH更新率等。输入完成后，点击相应按钮将所选配置设置写入设备，并可保存为文本文件供未来使用。

4.4.2 手动编程

选择手动编程模式时，用户可通过布尔或十六进制格式输入寄存器值，选择要编程的寄存器，点击写入按钮将值写入设备，也可读取寄存器值进行验证。

4.4.3 保存寄存器设置到文件

无论是自动还是手动编程，都可将写入设备的寄存器设置保存为文件，方便后续参考和使用。

4.4.4 风扇监控和控制面板

设备寄存器编程完成后，可通过风扇和温度监控面板监控风扇活动。点击START按钮开始监控，软件会与AMC6821通信并持续读取寄存器内容，直到点击STOP按钮停止。

4.4.5 RPM时间日志和控制功能

RPM时间日志可根据所选的风扇控制方法绘制温度、风扇RPM或PWM的波形。不同的控制方法（如FAN Max Speed、FAN Auto Temp Control、FAN Software DCY Control、FAN Software RPM Control）会有不同的绘制方式。用户可通过参数编程选择合适的寄存器进行编程，以实现对风扇的控制。

4.4.6 本地和远程温度

软件会以数字形式显示本地和远程温度，由于传感器理想因子的差异，两者之间会有约0.5°C的温度读数差异。

4.4.7 附加指标

软件还包括寄存器回读指示器、RPM读数指示器、PWM占空比指示器、过热指示器、状态寄存器指示器等附加指标，方便用户进行监控和操作。

五、注意事项

在使用AMC6821EVM和AMC6821EVM - PDK评估模块时，需要注意以下几点：

• 该评估模块仅用于工程开发、演示或评估目的，并非适合一般消费者使用的成品。
• 操作时应确保在指定的输入电压范围（0 V至5 V）和输出电压范围（0 V至5 V）内，超出范围可能导致意外操作或不可逆损坏。
• 正常运行时，部分电路组件的外壳温度可能高于30°C，某些组件在输入和输出范围保持正常的情况下可在高于125°C的温度下正常工作，操作时需注意避免触摸过热组件。
• 该评估模块未经过FCC规则第15部分的测试，在其他环境中操作可能会对无线电通信造成干扰，用户需自行采取措施纠正。

通过以上介绍，相信大家对AMC6821EVM和AMC6821EVM - PDK评估模块有了更全面的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求进行配置和操作，以实现对冷却风扇的有效控制和热管理。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。