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1 引 言 MAX6636是一個(gè)多通道的精密溫度監測器，它不僅能監測本地溫度，并且外部最多能接6個(gè)二極管。每一通道都具有可編程過(guò)低溫度報警，1、4、5和6通道還具有可編程過(guò)高溫度報警。當某一通道測得的溫度達到其預先設定的極限值時(shí)，狀態(tài)寄存器的相應位就會(huì )被置位。MAX6636最顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)是采用了微型20引腳TSSOP封裝，能夠監測CPU和其他4個(gè)位置的溫度，主要應用于臺式電腦、筆記本電腦、工作站以及服務(wù)器。 2 MAX6636封裝及性能特點(diǎn) 2．1 引腳功能 MAX6636的引腳圖如圖1所示。MAX6636各引腳功能如下：
2．2 性能特點(diǎn) MAX6636的主要功能特點(diǎn)如下：
3 工作原理 MAX6636能夠監測其自身溫度，以及外部多達6個(gè)二極管連接的晶體管的溫度。所有溫度通道都具有可編程報警門(mén)限，通道1、4、5和6還具有可編程過(guò)溫門(mén)限。當某通道測量到的溫度超過(guò)其各自的門(mén)限后，狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)位置位。2個(gè)漏極開(kāi)路輸出OVERT和ALERT將根據狀態(tài)寄存器中的這些位變?yōu)榈碗娖健?br /> 其2線(xiàn)制串行接口支持標準的SMBus協(xié)議：寫(xiě)字節、讀字節、發(fā)送字節和接收字節，以完成讀溫度數據和報警門(mén)限編程。 MAX6636正常工作時(shí)，片內A／D轉換器正常工作。模擬輸入多路選擇器選擇片內溫度傳感器測量本地溫度，或者選擇遠程傳感器測量遠程溫度。這些信號被ADC數字化，其結果存入本地或遠程溫度數值寄存器內。 3．1 溫度數據格式 MAX6636片內ADC的最低位對應O．125℃，所以ADC可測量范圍是0℃～127．875℃，其溫度數據格式和擴展溫度分辨率如表1和表2所列。 3．2 MAX6636的寄存器 MAX6636寄存器用于存儲遠程和當地溫度結果，極限高、低溫度，以及設置和控制器件。 (1)當地溫度寄存器 當地溫度寄存器地址為07H，POR狀態(tài)為00，通過(guò)SMBus總線(xiàn)讀當地溫度值。 (2)遠程溫度寄存器 MAX6636有6個(gè)遠程溫度寄存器，地址為01H～06H，通過(guò)SMBus總線(xiàn)讀取相應通道的遠程溫度值。 (3)結構寄存器 MAX6636有3個(gè)結構寄存器。結構寄存器l使用了其中的5位：位7是待機模式控制位，置1則MAX6636停止轉換，進(jìn)入待機模式；位6是復位位，置1則器件復位；位5是暫停使能位，置O則SMBus總線(xiàn)進(jìn)入暫停狀態(tài)；位4是通道1．陜速轉換位，高電平有效；位3是電阻取消位，置1則取消通道1中與熱二極管串聯(lián)的電阻，阻值范圍是O～100Ω。 結構寄存器2使用了其中的7位：位6是本地報警屏蔽位，置1則屏蔽掉本地通道報警信號；位5～位0是遠程通道屏蔽報警中斷輸出位，高電平有效。 結構寄存器3使用了其中的4位：位5、4、3、O分別是通道6、5、4、1過(guò)溫報警屏蔽中斷位，高電平有效。 (4)狀態(tài)寄存器 MAX6636同樣有3個(gè)狀態(tài)寄存器。狀態(tài)寄存器1描述的是當地溫度或遠程測量溫度高溫報警位，如果當地溫度或遠程測量的溫度高于A(yíng)LERT寄存器中設定的高溫門(mén)限值，那么相應的位被置1。 狀態(tài)寄存器2描述的是遠程測量通道1、4、5、6中溫度的過(guò)溫報警位。如果這4個(gè)通道的遠程測量溫度高于0VERT寄存器中設定的過(guò)溫門(mén)限值，那么相應的位置1。 狀態(tài)寄存器3描述的是遠程感測二極管故障位，如果遠程測量通道感測到二極管開(kāi)路或短路，那么相應的位被置1。 (5)極限寄存器 MAX6636有11個(gè)極限寄存器，包括1個(gè)當地高溫報警極限寄存器、6個(gè)遠程高溫報警極限寄存器和4個(gè)遠程過(guò)溫極限寄存器。這些寄存器可以通過(guò)SMBus讀／寫(xiě)。 3.3 串行總線(xiàn)接口 MAX6636作為從器件連接到串行總線(xiàn)上，受主器件的控制。需要注意的是：遠程測量通道1提供11個(gè)數據位，最低有效位是+O．125℃；而其他的通道提供8個(gè)數據位，最低有效位是+1℃。8個(gè)最主要的數據位從當地或遠程溫度寄存器中讀取，遠程測量通道中的其他3個(gè)數據位可以從擴展溫度寄存器讀取。 3．4 器件的編址 一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)SMBus器件有一個(gè)7位地址(除一些擴展地址為10位外)。當主器件通過(guò)總線(xiàn)發(fā)出一個(gè)器件的地址時(shí)，具有該地址的器件將響應。MAX6636的地址是4D(1001101)。 3．5 ALERT報警響應地址 SMBus中斷報警響應指針為那些簡(jiǎn)單的從器件提供快速、默認的確認方式。對那些缺少復雜邏輯器的器件來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)一個(gè)集線(xiàn)器來(lái)連接。在收到一個(gè)中斷信號后，主機會(huì )發(fā)出一個(gè)中斷源的地址，具有該地址的器件將響應。 ALERT信號能同時(shí)響應多個(gè)不同器件，這點(diǎn)類(lèi)似于I2C總線(xiàn)響應。如果多于一個(gè)器件的ALERT等待被響應，根據SMBus協(xié)定，則有最低位地址的器件有優(yōu)先權。一旦MAX6636響應了警告響應地址，只要引起ALERT輸出的錯誤狀態(tài)不存在，它將重新設置ALERT輸出。如果SMBus上的ALERT保持低電平，主器件將再次發(fā)送中斷請求，直到所有ALERT信號變低的器件被響應。 3．6 OVERT過(guò)溫報警 MAX6636有4個(gè)遠程過(guò)溫極限寄存器用來(lái)存儲遠程報警輸出極限值。當測得某通道的溫度值超過(guò)其寄存器存儲的極限值時(shí)，OVERT就會(huì )呈現報警狀態(tài)，并且這種狀態(tài)將會(huì )一直保持，直到其測量值下降到其設定值的4℃以下。這種過(guò)溫報警輸出可以用于降溫系統的激勵源，初始化時(shí)鐘源，或作為系統自動(dòng)關(guān)機的觸發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)避免機器因為過(guò)熱而帶來(lái)的損失。 3．7 傳感器故障探測 在DXP輸入端，MAX6636有一個(gè)可探測外部傳感器二極管是否開(kāi)路的故障探測器。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓比較器，在DXP電壓超過(guò)(VCC一1V)時(shí)觸發(fā)。如果觸發(fā)轉換開(kāi)始時(shí)探測到故障，則要檢查比較器輸出和設置狀態(tài)寄存器3的第1位～第6位。例如，由于二極管短路，ADC輸出128(1111 1111)。因為器件正常工作范圍擴展到+127℃，絕不會(huì )出現這樣的輸出值，所以它是一種錯誤狀態(tài)。 MAX6636約4 ms探測一次二極管看是否出現故障，一旦探測到有故障，將按照轉換順序進(jìn)行下一通道的探測。短路二極管可能引起報警中斷的產(chǎn)生，因此未用的通道引腳不應連接。 4 應 用 4．1 應用電路 MAX6636的典型應用電路如圖2所示，通過(guò)一個(gè)屏蔽的雙絞線(xiàn)電纜與一個(gè)分離的晶體管相連。 SMBCLK、SMBDATA、ALERT和OVERT需分別通過(guò)4．7 kΩ的電阻止拉到VCC，SMBCLK和SMBDATA可以直接與I／0控制器(如Intel 820)的SMBus相連。ALERT接控制器的中斷輸入端。OVERT一般與風(fēng)扇控制電路相連，當有相應的中斷響應后，該端口做出相應的減速或關(guān)斷動(dòng)作。 4．2 影響精度的因素 4．2．1 遠程感測二極管 MAX6636與嵌入在CPU內的基片晶體管或分立晶體管一起工作。其中，基片晶體管一般是PNP型，其集電極連接到基片上。分立晶體管可以是PNP或NPN連接成二極管型(基極和集電極短接)。如果使用NPN管，集電極和基極連接到DXP，發(fā)射極連接到DXN；如果用PNP管，集電極和基極連接到DXN，發(fā)射極連接到DXP。許多CPU內有基片晶體管，為了減小它們變化帶來(lái)的誤差，需要考慮下列因素： ①晶體管的理想因子n。遠程測溫精度主要取決于遠程感測二極管的理想因子n，MAX6636設計的理想因子nN值為1．015。對于實(shí)際溫度為T(mén)A、理想因子為n的感測二極管，測量溫度為： 如果將MAX6636應用在理想因子為1．002的CPU上，假設感測二極管沒(méi)有接串聯(lián)電阻，那么實(shí)際溫度為 對于實(shí)際溫度+85℃，測量溫度約為+83．91℃，誤差約為一1．09℃。 ②當傳感器是分立式晶體管時(shí)，集電極和基極必須連接在一塊。這種晶體管必須是小信號并且具有相對來(lái)說(shuō)較高的前向電壓，否則A／D輸入電壓范圍就會(huì )受到影響。在理想溫度時(shí)，前向電壓的最大值應大于0．25 V／10μA，最小值應小于O．95 V／100μA，所以，應用中不能使用大功率晶體管。另外，應確�；鶚O的電阻小于100Ω。 4．2．2 熱慣性和自熱 精度不僅取決于遠程感應二極管和內部溫度傳感器的溫度，也與其他因素有關(guān)。當MAX6636測量本地溫度時(shí)，導線(xiàn)為PCB上的器件與模板提供了良好的熱接觸。當使用片上傳感器測量某個(gè)CPU或其他IC的溫度時(shí)，熱慣性實(shí)際上對他的影響并不大，在一個(gè)轉換周期內，測量溫度值很接近實(shí)際值。當用分離遠程晶體管測量溫度時(shí)，SOT一23或SC一70這種小封裝器件會(huì )獲得最佳的熱響應時(shí)間。在熱源和傳感器間須謹慎考慮熱量坡度問(wèn)題，確保周?chē)┻^(guò)傳感器封裝的空氣電流不會(huì )影響測量的準確度。在相當大的程度上，自熱不會(huì )影響測量的準確度，遠程傳感器的自熱取決于二極管電流，可以忽略不計。 4．3 PCB布線(xiàn)考慮 數字電路板常會(huì )處于電氣噪聲的環(huán)境中，而MAX6636從遠程溫度傳感器測量的電壓很小，所以必須采取措施使傳感器輸入端感應的噪聲減至最小。為了減小遠程溫度測量誤差，建議遵循以下布局布線(xiàn)原則： ①將MAX6636盡可能放在離遠程感測二極管最近處。假若沒(méi)有噪聲源(如時(shí)鐘產(chǎn)生器、數據／地址總線(xiàn)和CRT)，該距離最好是10．2～20．4cm。 ②布線(xiàn)時(shí)，不要將DXP和DXN信號線(xiàn)靠近CRT相關(guān)的焊盤(pán)，也不要將布線(xiàn)路徑選擇在高速數字信號區。 ③DXP和DXN平行放置且相互靠近。由于PCB的漏電流的存在，如果DXP通過(guò)20 MΩ的路徑接至地，那么將會(huì )產(chǎn)生+1℃的溫升誤差。因此，布線(xiàn)時(shí)最好在DXP和DXN的兩側設置地線(xiàn)，如有可能在印制線(xiàn)下設一地面層。 ④盡量減少可能引起熱電偶效應的銅和焊點(diǎn)的數量。在銅和焊點(diǎn)處，確保DXP和DXN同路徑、同溫度，熱電偶效應可以忽略不計。 ⑤用寬的引線(xiàn)以減小感應，降低噪聲，線(xiàn)寬和線(xiàn)距最好都是10 nail(mil為非法定計量單位，1000 mil="25"．4 mm)。 5 結 語(yǔ) 多通道溫度監測器MAX6636最顯著(zhù)的特點(diǎn)是采用微型20引腳TSSOP封裝，能廣泛應用于對芯片體積有嚴格要求的場(chǎng)合。MAX6636將會(huì )出現在筆記本電腦中，并且監測下一代CPU，具有很好的應用前景。 |
