术语和定义

参考文献

有关文件及软件，请浏览:

//www.xmece.com/configurable-mixed-signal．

下载我们的免费GreenPAK软件设计师(1]以打开。gp文件[2]，并查看所提出的电路设计。使用GreenPAK开发工具(3.可以在几分钟内将设计冻结到您自己定制的集成电路中。yabo国际娱乐Dialog Semiconductor提供完整的申请资料库[4]，包括设计实例，以及对Dialog IC的功能和模块的解释。

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2. AN-CM-248 PWM控制器用于PC风扇，GreenPAK设计文件，Dialog半导yabo国际娱乐体
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介绍

本文档描述了如何构建一个功能齐全的12v PC风扇PWM控制器。该设计可以控制多达16个3针电脑风扇。本设计采用一对Dialog GreenPAK可编程混合信号asic来控制每个风扇的占空比。它还包括两种改变风扇转速的方法:

• 使用正交/旋转编码器
• 使用c#构建的Windows应用程序与GreenPAK通过我2C。

系统框图

SLG46108旋转解码器设计

旋转编码器用于手动增加或减少风扇的占空比。该设备在其通道A和通道B的输出上输出脉冲，它们相距90°。看到AN-1101:未锁定的正交解码器［7，以获取有关旋转编码器工作原理的更多信息。

使用Dialog可以创建一个时钟旋转解码器GreenPAKSLG46108处理A通道和B通道信号，输出为逆时针(CCW)和顺时针(CW)脉冲。

当通道A引导通道B时，设计在连续波上输出一个短脉冲。当通道B引出通道A时，在CCW上输出一个短脉冲。

三个dff与时钟同步通道A输入。类似地，将OUT0设置为两个dff和OUT1设置为三个dff的管道延迟为通道B创建了相同的功能。

要使用几个lut创建CW和CCW输出，有关这个标准旋转解码器设计的更多信息，请访问这个网站．

的GreenPAK旋转解码器将接收输入脉冲A和B，并输出CW和CCW脉冲，如图所示图4．

异或门后的电路确保永远不会有连续波脉冲和CCW脉冲同时出现，允许旋转编码器的任何错误。CW和CCW信号的8ms下降沿延迟迫使它们保持高8ms加一个时钟周期，这是下游SLG46826所必需的GreenPAK年代。

SLG46826风扇控制器设计

带有偏移计数器的PWM产生

利用一对周期相同的偏置计数器产生PWM信号。第一个计数器设置DFF，第二个复位它，创建一致的占空比PWM信号，如图所示图6和图7．

CNT6设置DFF10, CNT1反转输出复位DFF10。引脚18和19用于输出PWM信号到外部电路。

带有时钟注入和时钟跳过的占空比控制

风扇控制器接收CW和CCW信号作为来自旋转解码器的输入，并使用它们来增加或减少控制风扇速度的PWM信号。这是通过几个数字逻辑组件实现的。

当接收到连续波脉冲时，占空比需要增加。这是通过注入一个额外的时钟脉冲到CNT6块，使它输出一个时钟周期比它本来会有。这个过程显示在图8．

CNT1仍然以恒定的速率被计时，但CNT6有两个额外的时钟注入。每当计数器上有一个额外的时钟时，它的输出就会向左移动一个时钟周期。

相反地，为了降低占空比，可以跳过CNT6的时钟脉冲，如图所示图9．CNT1仍然以恒定的速率被计时，而CNT6有跳过的时钟脉冲，计数器没有在它应该计时的时候被计时。这样，CNT6的输出每次向右推一个时钟周期，缩短了输出PWM占空比。

时钟注入和时钟跳过功能是使用一些数字逻辑元件在GreenPAK．一对多功能块用于创建一对闩锁/边缘检测器组合。4位LUT0用于普通时钟信号(CLK/8)和时钟注入或跳时钟信号之间的多路复用。该功能将在本节中进行更详细的描述5.2.2．

按钮输入

BUTTON输入断开20毫秒，然后用于拨动一个锁存器，以确定是否选择了这个特定的芯片。如果它被选中，那么4位LUT将通过时钟跳过或注入信号。如果芯片没有被选中，那么4位LUT仅仅通过CLK/8信号。

防止工作周期翻转

RS锁存3位LUT5和3位LUT3用于确保您不能注入或跳过过多的时钟，从而导致偏移计数器滚动。这是为了避免系统达到100%占空比，然后在接收到另一个注入时钟时转到1%占空比。

RS锁存器通过锁存多功能块的输入来防止这种情况发生，当系统距离滚动只有一个时钟周期时。一对DFFs将PWM_SET和PWM_nRST信号延迟一个时钟周期，如下所示图11．

使用一对lut创建必要的逻辑。如果占空比很低，延迟的PWM_SET信号与PWM_nRST信号同时发生，占空比的进一步降低将导致翻转。

类似地，如果接近最大占空比，即延迟的PWM_nRST信号与PWM_SET信号同时发生，则有必要避免进一步增加占空比。在这种情况下，将nRST信号延迟两个时钟周期，以确保系统不会从99%转到1%。

占空比控制与I2C

该设计采用了另一种方法来控制占空比，而不是时钟跳过/时钟注入。采用外接微控制器可实现I2C命令到GreenPAK设置占空比。

控制I的占空比2C要求控制器执行特定的命令序列。这些命令按顺序显示表1．“x”表示不应更改位，“[”表示开始位，“]”表示停止位。

期望的功能	我2C命令(从地址0001)	目的
设置I2C_RST高	[0x10 0x7A xxxx xxx1]	同时复位CNT6和CNT1，使其输出同步
设置I2C_RST低	[0x10 0x7A xxxx xxx0]	释放CNT6和CNT1上的重置，以便它们开始计数
写信给CNT5	[0 x10 0 xbc (0 - 255))	给one hot脉冲加载所需的量，以增加占空比
设置I2C_SET高	[0x10 0x7A xxxx xx1x]	在CLK/8的下一个下降沿启动CNT5 OneShot脉冲
设置I2C_SET低	[0x10 0x7A xxxx xx0x]	将I2C_SET信号复位为LOW

PDLY块在CLK/8信号下降沿产生一个短的有源高脉冲，称为!CLK/8。该信号用于以稳定的频率对DFF14进行计时。当I2C_SET异步变高时，!CLK/8的下一个上升沿导致DFF14输出high，触发CNT5 OneShot。OneShot运行的时钟周期的数量，用户写入“写入CNT5”I指定2C命令表1．在这种情况下，它是10个时钟周期。OneShot允许25 MHz振荡器在其持续时间内运行，因此3位LUT0接收写入CNT5的时钟周期数。

图15显示这些信号，其中红色时钟是发送到3位LUT0的信号，它将它们传递到CNT6 (PWM_SET计数器)，从而创建占空比产生的偏移量。

转速计读数

如果需要，用户可以读取转速计的值超过I2C通过读取CNT2值来跟踪风扇转动的速度。当ACMP0H有上升沿时，CNT2增加，并且可以用I异步复位2C命令。注意，这是一个可选特性，ACMP0H的阈值需要根据所使用的特定风扇的规格进行调整。

期望的功能	我2C命令(从地址0001)	目的
读性心动过速计数器	[0x10 0x7E [0x11 r .	读取CNT2中的值
复位环计数器	[0x10 0x7A xxx1 xxxx]	重新设置CNT2中的值
Un-reset环计数器	[0x10 0x7A xxx0 xxxx]	释放CNT2上的重置，以便它开始计数

外部电路设计

外部电路相当简单。有一个按钮连接到Pin6的GreenPAK切换该特定设备是否被选择用于旋转控制，并连接到Pin12和Pin13的一个LED来指示设备何时被选择。

由于风扇运行12v，需要一对fet来控制其开关。的GreenPAK的Pin18和Pin19驱动一个fet。当fet打开时，它会拉动连接风扇到+ 12v的fet LOW栅极。当fet关闭时，fet的栅极被1kΩ电阻拉上，这将从+ 12v断开风扇。

PCB设计

为了设计原型，组装了一对pcb。左边的PCB是“风扇控制器”，它包含了旋转编码器，12v插座，SLG46108GreenPAK，以及FT232H USB到I的连接器2C突破。右边的两个pcb是“风扇板”，其中包含SLG46826GreenPAKs、按钮、开关、led和风扇头。

每个扇板有一个被遮盖的男性头部在左边和一个女性头部在右边，以便他们可以雏菊锁在一起。每个风扇板可以配置资源，独立控制两个风扇。

c#应用程序

编写了一个c#应用程序，通过FT232H USB-I与风扇板接口2C桥。这个应用程序可以用I来调节每个风扇的频率2由应用程序生成的C命令。

应用程序ping所有16 I2C每秒访问一次地址，并使用当前的从地址填充GUI。本例中风扇1(从地址0001)和风扇3(从地址0011)连接到单板。每个风扇的占空比可以通过移动滑块或在滑块下方的文本框中输入0-256的值来单独调整。

结论

使用这种设计，它可以独立控制多达16个风扇(因为有16个可能的I2或者使用旋转编码器或者使用c#应用程序。演示了如何用一对偏移计数器产生PWM信号，以及如何在不发生侧翻的情况下增加和减少该信号的占空比。