SMSC EMC2102, User Manual

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Fan Speed Control with the EMC2102 Device
Revision 0.2 (09-17-07)
USER MANUAL
SMSC EMC2102
2
Table of Contents
1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Audience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 The Evaluation System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5 Basic Operation Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.1 Experiment 1 - Manual Fan Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.1.1
ChipMan Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.1.2 Setting Up the ChipMan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.1.3 Plotting From ChipMan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5.2 Experiment 2 - RPM Based Closed-Loop Fan Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.2.1
Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.2.2 Basic RPM Based Fan Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.2.3 Effects of Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.2.4 Register Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.3 Experiment 3 - Spin-up Configuration Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.3.1
Fan Control Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.3.2 Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.3.3 Forced Kick Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.3.4 Spin-Up Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.3.5 Spin-Up Time. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.3.6 Register Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.4 Experiment 4 - RPM Drive Mode Rate Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.4.1
General Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.4.2 Controlling the Ramp Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.4.3 Register Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.5 Experiment 5 - Optimizing RPM Control Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.5.1
General Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.5.2 Fan Configuration Register (52h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.5.3 FAN Minimum Drive Register (55h) and Valid TACH Count (56h) . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.5.4 Register Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.6 Experiment 6 - Limits and Alerts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.6.1
General Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.6.2 Fan Spin and Stall Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.6.3 Register Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.7 Experiment 7 - Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.7.1
Repetitious Spin-up Routine Caused by Incorrect Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.1 DC Fan Basics - Poles, Tach Meter Pulses and Edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.2 Characterizing a DC Fan with EVB-EMC2102 and ChipMan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.1
General Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2.2 Set the Correct LIMIT2K Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.3 Determine the Number of Poles and the Maximum Fan Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.4 Determine the Minimum Startup Speed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.5 Determine the Stall Speed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.6 Determine the Minimum Valid TACH Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.2.7 Determine the Spin-up Levels (rpm60 and rpm75) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38