虽然消费和工业电子中控制系统的技术要求多种多样，但两者之间仍有很多相似之处。市场趋势表明创新研究、先进硅工艺、更高集成度、更小的封装、无铅化和绿色规划正成为开发新的成功电子产品的关键。这类创新的一个例子就是采用TI公司的单芯片解决方案为CPU和膝上电脑设计高性能模拟风扇控制。
 

    图1 AMC6821模块框图。

    半导体制造商所面临的更加紧迫的市场需求是新技术实现和新设计的主要驱动因素之一。此

外，客户对新器件的一个主要需求是更高的器件精度或更好的系统精度。通过利用更好的混合

信号部件以及更强的数字处理能力可以获得这种精度。为了保持具有竞争力的市场优势www.cechina.cn，半导

体制造商必须有能力在更小的封装上更多地兼顾这些需求，而且要减少功耗和降低成本。

    以一种新型专有混合信号工艺HPA07为例，采用此新工艺来实现的晶体管具有更快的速度、

改良的线性度和更低的噪声。另外，这种晶体管和电容具有更好的电压和温度系数及更好的

匹配值。这些改进使得混合

移量及增益参数。因而这种新的工艺可在不牺牲裸片尺寸和功耗的前提下实现更高的器件集

成度。

CPU风扇控制应用

    新开发的AMC6821就是一个更高集成度的创新产品设计如何改善消费类应用的典型例子。

这种IC的目标应用是笔记本电脑和台式PC、网络服务器、电信设备和基于PC的设备。如图

1所示，这种模拟接口电路特别设计成通过使CPU芯片保持在预先设定的、最优化的温度水

平来改善CPU的运行。

    AMC6821带有一个精度为0.125°C的温度传感器，可测量的温度范围为-25至+125°C。

它可以工作在+2.7至+5.5V之间，采用小的QFN(4×4mm)无铅绿色封装。该芯片还采用了

自动风扇速度控制循环的专利技术。
 

图2：自动风扇速度控制循环系统。
 

    一个标准的风扇速度处理器应用程序设计是基于最坏条件参数进行的。许多热设计参数

是可变的www.cechina.cn，这与用户或地点有关，例如处理器平均和瞬间功耗、空气温度(环境)、空气密度

(海拔)、气流(取决于PC的位置)以及风扇速度，风扇速度是所施加电压的函数。使风扇速度

直接和处理器节点温度成比例是一种拙劣的选择，因为这种关系不会直接补偿可变参数的的

变化，瞬态性能表现很差，而且还会导致很高的可辨噪声和低的电源或者电池利用率。

    图2是自动风扇速度控制循环的一个模块框图www.cechina.cn，风扇启动过程中应用了一个软启动算法。

用户定义参数允许设计者优化该系统，应用最小的初始电压来启动风扇，逐渐增大此电压将

慢慢加大风扇速度，从而可防止风扇速度从0上升到全速过程中产生恼人的噪声。一旦风扇

开始运转，控制算法则会调整施加在风扇马达上的电压以便CPU温度保持恒定。由设计者定

义的控制循环参数可补偿系统动态变化。该算法也会给系统一个良好的瞬态响应，以最少的

功率使工作温度保持在尽可能接近最佳的水平。

    AMC6821实现的先进风扇速度控制提供了很多优点：设备启动过程中低的机械应力和噪声；

可预知的处理器工作时的节点温度(TJ)；最佳的热设计；理想的动态性能CONTROL ENGINEERING China版权所有，可补偿功耗变化的

同时保持节点温度恒定；在宽工作范围内噪声更低；更低的功耗或者更长的电池寿命。

微控制和数字信号处理方案

    ASIC的下一步是使用可编程MCU。TI的MSP430拥有省电但灵活的MCU架构www.cechina.cn，是各种超低电

压测量应用的一个理想选择。节电应用例如能量表、便携式仪器和个人消费类产品常常要求在

下一次更换电池前能延长工作时间。

    MSP430F2xx系列产品在减少低功率和常规应用系统成本和提高可靠性方面有所增强。其待

机电流少于1uA，在1us内能切换至完全同步、160MIPS的工作状态。相比之前的MSP430F1xx

器件，MSP430F2xx在功耗降低一半的情况下可以提供两倍的处理性能。
 

图3：ADS7869模块框图。
 

    MSP430F2xx将性能提高至16MHz，进一步减少了外部元件数量：集成了±2.5%的片上振

荡器、软件可选的内部上拉/下拉电阻，增加了模拟输入数量。系统内可编程闪存也有所改进，

它采用更小的64字节区段，编程时间快到每