MAX5961評估套件：四通道熱插拔控制器的全面解析
MAX5961評估套件：四通道熱插拔控制器的全面解析
在電子設(shè)計領(lǐng)域，熱插拔技術(shù)對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護性至關(guān)重要。MAX5961評估套件為工程師提供了一個理想的平臺，用于測試和評估MAX5961四通道熱插拔控制器的性能。本文將深入介紹該評估套件的各個方面，包括其功能特點、硬件設(shè)計、軟件操作以及使用方法。
文件下載：MAX5961EVKIT+.pdf
評估套件概述
MAX5961評估套件旨在展示MAX5961四通道熱插拔控制器的功能，該控制器具備電壓和電流監(jiān)測功能。套件電路配備了多個跳線，可用于配置MAX5961的初始設(shè)置，輸入電壓范圍、輸出電壓和電流限制以及故障管理功能均可通過軟件編程實現(xiàn)。此外，每個通道的欠壓鎖定閾值也可通過安裝外部組件進行配置。評估過程中，套件提供了 (FAULT)、(PG_) 和 (ALERT) 輸出信號，方便進行電路監(jiān)測。
套件特點
熱插拔功能
該套件能夠在電源啟動后安全地?zé)岵灏嗡膫€獨立的0V至16V電源，為系統(tǒng)的維護和升級提供了便利。
可視化監(jiān)測
采用4層、2oz銅PCB設(shè)計，可承受20A負(fù)載，同時配備多個輸出信號和LED指示燈，方便進行可視化監(jiān)測。
可配置性
熱插拔通道的欠壓鎖定閾值可配置，滿足不同應(yīng)用場景的需求。
通信接口
板載I2C通信接口電路和USB接口，便于與計算機進行通信和控制。
軟件兼容性
提供與Windows 2000/XP/Vista（32位）兼容的評估軟件，具有簡單的圖形用戶界面（GUI），方便用戶操作。
完整組裝和測試
套件經(jīng)過完全組裝和測試，用戶可直接使用，節(jié)省開發(fā)時間。
組件清單
| 評估套件包含多種電容、二極管、MOSFET、電阻等組件，具體清單如下： | DESIGNATION | QTY | DESCRIPTION |
|---|---|---|---|
| C1, C3–C10, C17, C21, C39 | 12 | 0.1μF ±10%, 16V X7R陶瓷電容器（0603）TDK C1608X7R1C104K | |
| C2, C13, C15 | 3 | 10μF ±20%, 6.3V X5R陶瓷電容器（0805）TDK C2012X5R0J106M | |
| C11, C12 | 2 | 10pF ±5%, 50V C0G陶瓷電容器（0603）TDK C1608C0G1H100J | |
| C14, C16, C38, C40, C41 | 5 | 1μF ±10%, 25V X5R陶瓷電容器（0603）Murata GRM188R61E105K | |
| C18, C19 | 2 | 22pF ±5%, 50V C0G陶瓷電容器（0603）TDK C1608C0G1H220J | |
| C20 | 1 | 3300pF ±10%, 50V X7R陶瓷電容器（0603）TDK C1608X7R1H332K | |
| D1 | 1 | 200mA, 20V肖特基二極管陣列（6 SOT363）Diodes Inc. BAT54CDW（頂部標(biāo)記：KL7） | |
| D2, D3 | 2 | 200mA, 25V肖特基二極管（3 SOT23）Fairchild BAT54（頂部標(biāo)記：L4P）Diodes Inc. BAT54（頂部標(biāo)記：KL1） | |
| D4 - D8 | 5 | 紅色LED（0603）Panasonic LNJ308G8TRA（頂部標(biāo)記：W7） | |
| N1, N3, N5, N7 | 4 | 30V, 16A n溝道MOSFET | |
| N2, N4, N6, N8 | 4 | 60V, 115mA n溝道MOSFET（3 SOT23）Diodes Inc. BSS84（頂部標(biāo)記：K84） | |
| R27, R55, R56 | 1 | 220Ω ±5%電阻（0603） | |
| R48, R49, R50 | 3 | 1kΩ ±5%電阻（0603） | |
| R29, R30, R32, R38, R39, R46 | 9 | 150Ω ±5%電阻（0603） | |
| TP1 - TP27 | 27 | 迷你測試點，紅色 | |
| U6 | 1 | Maxim MAX8511EXK25+T 3.3V穩(wěn)壓器（5 SOT23）（頂部標(biāo)記：ADQC） | |
| USB | 1 | USB系列B直角PC連接器 | |
| VIN | 1 | 輸入電源連接器 | |
| VS1, VO1, VS2, … | 16 | 連接器 | |
| Y2 | 1 | 晶振 | |
| 16 | 分流器 | ||
| 1 | PCB：MAX5691評估套件+ |
軟件操作
快速啟動
在開始使用評估套件之前，需要準(zhǔn)備以下設(shè)備：
- MAX5961評估套件（包含USB電纜）
- 配備Windows 2000/XP/Vista操作系統(tǒng)的計算機，帶有空閑的USB端口
- 四個16V直流電源
- 四個電壓表
操作步驟如下：
- 訪問www.maxim-ic.com/evkitsoftware下載最新版本的評估套件軟件5961Rxx.ZIP，并將其保存到臨時文件夾中，然后解壓縮。
- 運行臨時文件夾中的INSTALL.EXE程序，將軟件安裝到計算機上，程序文件將被復(fù)制并在Windows開始菜單中創(chuàng)建圖標(biāo)。
- 將四個電源調(diào)整到5V并禁用輸出。
- 驗證跳線JU1 - JU4的2 - 3引腳之間是否安裝了分流器（最大快速跳閘電壓限制設(shè)置為25mV）。
- 驗證跳線JU5的2 - 3引腳之間是否安裝了分流器（獨立通道控制）。
- 驗證跳線JU6的1 - 2引腳之間是否安裝了分流器（在臨界欠壓/過壓故障時，(ALERT) 輸出置位，(PG_) 輸出復(fù)位）。
- 驗證跳線JU7和JU8的2 - 3引腳之間是否安裝了分流器（MAX5961 I2C地址 = 0x74）。
- 驗證跳線JU9的2 - 3引腳之間是否安裝了分流器（+3.3V為U1供電）。
- 驗證跳線JU10、JU11、JU13和JU14之間是否未安裝分流器（每個輸入通道的欠壓鎖定閾值設(shè)置為0.6V）。
- 驗證跳線JU12上是否安裝了分流器（鎖存關(guān)閉模式）。
- 驗證跳線JU15上是否未安裝分流器（硬件使能，EN2位設(shè)置為1）。
- 驗證跳線JU16上是否未安裝分流器（(PG_) 輸出信號極性設(shè)置為高電平有效）。
- 將第一個電源的正極連接到VS1香蕉插孔連接器，負(fù)極連接到GND香蕉插孔連接器。
- 按照相同的方法連接其余三個電源。
- 將四個電壓表分別連接到相應(yīng)的VOx PC焊盤和GND PC焊盤。
- 將USB電纜從計算機連接到評估套件板。首次安裝USB驅(qū)動程序時，會彈出“新硬件找到”窗口。如果30秒內(nèi)未看到該窗口，請拔下USB電纜并重新連接。在Windows上安裝USB設(shè)備驅(qū)動程序需要管理員權(quán)限。
- 按照“添加新硬件向?qū)А钡闹甘景惭bUSB設(shè)備驅(qū)動程序。選擇“搜索設(shè)備的最佳驅(qū)動程序”選項，并使用“瀏覽”按鈕指定設(shè)備驅(qū)動程序的位置為C:Program FilesMAX5961（默認(rèn)安裝目錄）。在設(shè)備驅(qū)動程序安裝過程中，Windows可能會顯示警告消息，提示Maxim使用的設(shè)備驅(qū)動程序未包含數(shù)字簽名，這不是錯誤情況，可以繼續(xù)安裝。有關(guān)詳細(xì)信息，請參考USB_Driver_Help.PDF文檔。
- 通過打開開始菜單中的MAX5961評估套件圖標(biāo)啟動軟件，軟件主窗口將顯示。
- 啟用四個電源輸出。
- 驗證 (PG_) 綠色LED（D5 - D8）是否亮起。
- 驗證 (FAULT_) 和 (ALERT) 紅色LED（D9 - D13）是否熄滅。
- 驗證四個電壓表是否測量到5V。
- 評估套件準(zhǔn)備好進行進一步測試。
軟件詳細(xì)描述
圖形用戶界面
MAX5961評估套件GUI軟件提供了一個用戶界面，用于控制MAX5961 IC的可編程功能。用戶可以使用鼠標(biāo)或按Tab鍵在GUI控件之間導(dǎo)航。軟件將評估套件的功能分為邏輯塊，頂部的“Interface”框包含系統(tǒng)功能，每個選項卡分組了每個通道的功能。使用這些控件時，會生成正確的I2C讀寫操作，以訪問MAX5961的內(nèi)部存儲器寄存器。
軟件啟動
在啟動過程中，軟件會自動搜索用于I2C通信的Maxim微控制器（U2）、MAX7313 I/O擴展器（U7）和MAX5961。狀態(tài)LED D4指示微控制器是否正常工作。如果未找到微控制器，請驗證USB電纜是否正確連接，評估套件是否通電，然后在重試連接消息框中點擊“YES”按鈕。上電后，軟件會讀取所有寄存器的數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)的GUI字段中顯示。
配置
評估套件軟件的“Configuration”選項卡顯示了MODE、PROT、RETRY和POL的一般設(shè)置，以及每個通道的特定設(shè)置。可以通過勾選“Deglitch”復(fù)選框來啟用去毛刺功能。
控制和狀態(tài)
“Control/Status”選項卡顯示每個通道的狀態(tài)，包括電壓和電流測量值?？梢酝ㄟ^配置軟件的EN1_和EN2_組合框或啟用“Force-ON Keys Enable”和“Force-ON”復(fù)選框來啟用每個通道。勾選相應(yīng)的“Reset”或“Hold”復(fù)選框可以重置或鎖定最大和最小電壓、電流測量值。點擊“Clear Alert”按鈕可以清除警報位和輸出信號。
循環(huán)緩沖區(qū)
“Circular Buffer”選項卡允許用戶控制和配置每個通道的電壓和電流循環(huán)緩沖區(qū)。每個循環(huán)緩沖區(qū)始終包含最近50次數(shù)字測量的記錄，測量分辨率可以設(shè)置為8位或10位。如果相應(yīng)的緩沖區(qū)（電壓緩沖區(qū)或電流緩沖區(qū)）設(shè)置為“Run”，則記錄的測量值包括由“Stop-Delay Buffer”設(shè)置的關(guān)機事件后測量的樣本數(shù)。如果設(shè)置為“Stop”，則相應(yīng)的循環(huán)緩沖區(qū)將停止記錄新數(shù)據(jù)。點擊“Read Voltage Buffer”或“Read Current Buffer”按鈕可以讀取并顯示緩沖區(qū)中的50個測量值。
高級用戶界面
高級用戶可以通過點擊“View | 2-Wire Interface Diagnostic”使用I2C串行接口。該功能會顯示一個窗口，允許進行I2C操作，如讀取和寫入，用于故障排除。使用此功能時，需要在MAX5961主程序中勾選“Silence I2C Activity”復(fù)選框，以停止正常的I2C活動。
硬件設(shè)計
熱插拔控制器
MAX5961評估套件電路展示了MAX5961四通道熱插拔控制器的功能，該控制器使用內(nèi)部10位ADC持續(xù)監(jiān)測輸出電流和電壓。MAX5961 IC控制每個通道的n溝道MOSFET，同時監(jiān)測感測電阻上的電流和輸出電壓。評估套件控制器正常工作需要3V（2.7V + 肖特基二極管壓降）至16V直流電源，每個熱插拔通道可配置為輸入電壓低至0V。
輸入電源
| 評估套件需要3V（2.7V + 肖特基二極管壓降）至16V的輸入直流電源。電路中的跳線JU9允許用戶選擇三種方法之一為MAX5961 IC（U1）供電： | SHUNT POSITION | MAX5961 IC INPUT POWER SOURCE |
|---|---|---|
| 1 - 2 | VS1, VS2, VS3, VS4, or VIN input | |
| 2 - 3 | +3.3V or VIN input | |
| Not installed | VIN input |
通信電路和端口擴展器（U7）由USB 5V電源供電。
熱插拔通道啟用
| 在啟動過程中，如果相應(yīng)的EN2位設(shè)置為1且ON_輸入為高電平，則每個熱插拔通道將被啟用。EN2位取決于HWEN引腳的狀態(tài)。評估套件電路提供跳線JU15來配置HWEN引腳： | SHUNT POSITION | HWEN PIN | EN2 BIT |
|---|---|---|---|
| Not installed | Connected to DREG through resistor R48 | Set to 1 during startup | |
| Installed | Connected to GND | Set to 0 during startup |
啟動后，將HWEN引腳連接到地不會將EN2位狀態(tài)更改為0，但可以使用評估套件GUI軟件更改每個通道的EN2位狀態(tài)。
分組熱插拔通道
| 根據(jù)啟動時MODE輸入引腳的狀態(tài)，MAX5961 IC可以作為四個獨立的熱插拔控制器、兩對控制器或四個控制器作為一個整體運行。評估套件電路提供跳線JU5來配置MODE引腳： | SHUNT POSITION | MODE PIN | GROUPING FUNCTION |
|---|---|---|---|
| 1 - 2 | Connected to DREG through resistor R40 | Paired—Channel 1 and Channel 3 operate together. Channel 2 and Channel 4 operate together. | |
| 2 - 3 | Connected to GND | Independent—Each channel operates as an independent hot-swap controller. | |
| Not installed | Not connected | Grouped—All 4 channels operate as a group. |
故障保護和輸出信號
PROT配置
| MAX5961 IC的故障保護模式在啟動時根據(jù)PROT引腳的配置進行編程。評估套件電路提供跳線JU6來配置PROT引腳： | SHUNT POSITION | PROT PIN | EV KIT FUNCTION |
|---|---|---|---|
| 1 - 2 | Connected to DREG through resistor R41 | ALERT output asserted and respective PG_ output deasserted upon critical UV/OV fault. | |
| 2 - 3 | Connected to GND | ALERT output asserted, PG_ output deasserted, and shutdown respective channel upon critical UV/OV fault. | |
| Not installed | Not connected | ALERT output asserted upon critical UV/OV fault. |
功率良好輸出
| MAX5961 IC的功率良好（(PG)）輸出信號在輸出電壓在編程的欠壓和過壓警告限制范圍內(nèi)時置位。(PG) 輸出信號的極性根據(jù)POL引腳的配置進行編程。評估套件電路提供跳線JU16來配置POL引腳： | SHUNT POSITION | POL PIN | PG_ OUTPUT POLARITY |
|---|---|---|---|
| Not installed | Connected to DREG through resistor R49 | Active-high PG_ outputs | |
| Installed | Connected to GND | Active-low PG_ outputs |
故障輸出
MAX5961 IC的 (FAULT) 輸出信號在發(fā)生斷路器通道關(guān)機事件時置為低電平。當(dāng)檢測到快速跳閘或慢速跳閘過流故障事件時，會發(fā)生斷路器關(guān)機事件。相應(yīng)通道的LED（D9, D10, D11, 或D12）在 (FAULT) 輸出置位時亮起。
重試配置
| MAX5961 IC可以在啟動時根據(jù)RETRY引腳的配置編程為自動重試或鎖存關(guān)閉模式。評估套件電路提供跳線JU12來配置RETRY引腳： | SHUNT POSITION | RETRY PIN | MAX5961 RETRY SETTING |
|---|---|---|---|
| Not installed | Connected to DREG through resistor R50 | Autoretry operation | |
| Installed | Connected to GND | Latch-off operation |
電流限制
評估套件電路通過監(jiān)測電流感測電阻R16、R17、R18和R19（5mΩ）上的電壓，限制四個熱插拔通道（VS1, VS2, VS3, 和VS4）的負(fù)載電流。當(dāng)負(fù)載電流小于編程的慢速跳閘和快速跳閘電流限制時，相應(yīng)通道的GATE_輸出保持高電平，以完全增強相關(guān)的功率MOSFET（N1, N2, N3, 和N4）。當(dāng)負(fù)載電流輸出（VO1, VO2, VO3, 或VO4）超過慢速跳閘或快速跳閘電流限制時，MOSFET將關(guān)閉。
啟動時，ILIM_引腳設(shè)置確定最大電流感測范圍。默認(rèn)情況下，快速跳閘電流限制設(shè)置為電流感測范圍的75%，快速跳閘與慢速跳閘電流限制比設(shè)置為200%。評估套件電路提供跳線JU1、JU2、JU3和JU4來分別配置通道1、2、3和4的ILIM引腳： | SHUNT POSITION | ILIM PIN | MAXIMUM CURRENT-SENSE RANGE (mV) | MAX
-
熱插拔控制器
+關(guān)注
關(guān)注
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