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低功耗微处理系统温度监视器(图)

2006.12.06阅读 1746

  概述
  ADM1021芯片由两通道数字温度计和温度报警器组成,可用于个人计算机或其他需要温度监控和管理的系统。该器件使用二极管连接的PNP型三极管测量诸如PenitumⅡ或类似的微处理器的芯片温度,也可以使用低功耗的非连接NPN/PNP型器件(如2N3904/2N3906)测量温度。由于采用了一种新颖的测量技术,抵消了基极和发射极间的电压,避免了所需的校准过程。第二测量通道接收外部温度传感器的输出,用以监控器件及环境的温度www.cechina.cn,在台式电脑、笔记本式电脑、灵敏电池组、工业控制、遥控设备等方面应用广泛。

  ADM1021芯片使用符合SMBus标准的双线串行接口进行连通,并可通过串行总线对温度极值的上下限进行设定。当片内或片外的温度越界时,引脚ALERT输出信号产生中断或SMBus报警。

  
 

低功耗微处理系统温度监视器(图)如图

             图1:ADM1021芯片的各引脚功能如表1所列

  引脚功能
  ADM1021芯片的各引脚功能如表1所列。

  工作原理
  ADM1021芯片包含一个两通道AD转换器,它以片内/片外温度传感器工作结果为信号输入并加以转换。当ADM1021正常

工作状态时,AD转换器工作在自由运行状态,模拟多路器选择片内或片外温度传感器的测量结果CONTROL ENGINEERING China版权所有,经ADC数字化后,以二进制补码形式存储在片内和片外8位温度值寄存器中。

  在测量结果与存储在芯片极值寄存器内的温度限定值比较后,如存在越界信号将使状态寄存器置位,并将引脚ALERT的输出信号拉低。

  可借助串行管理总线对寄存器的值进行预置和修改,并可通过SMBus读回寄存器的值。其控制和修改的功能包括:
  ● 选择器件在正常工作模式或备用模式
  ● 屏蔽引脚ALERT的输出或使其有效
  ● 选择转换频率

  1. 测量原理
  测量温度的最简单的方法是利用恒电流下的二极管的负温度系数或三极管的基极-发射极电压计算得出的。然而,这需要考虑Vbe与零的相对值,通常这个参数是随器件的不同而变化的。
  ADM1021测量Vbe在不同电流下的变化值,其公式如下:
               △Vbe= KT/q×In(N)
  其中:K是玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)
        q是电子电荷数(1.6×10-19库仑)
        T是Kelvins温度
        N是两电流的比值

低功耗微处理系统温度监视器(图)如图


              图:2使用片外温度传感器的电路连接图
  图2显示了使用片外温度传感器的电路连接图。图中用一个衬底三极管作为片外传感器控制工程网版权所有,用以监控微处理器的温度(应注意的是如果使用的是分立式三极管,其集电极不应接地而是要连接在基极上)。为了避免测量中对地噪声的干扰,传感器的负端接三极管后再与地连接CONTROL ENGINEERING China版权所有,这是利用二极管的内部偏压特性。电容C1可被视为噪声滤波器,其平均值可取2200pF(但不要超过3000pF)。

  为了测量ΔVbe可用一开关在I与N×I之间进行切换,其输出通过一个65kHz低通滤波器去除噪声。然后,经过削波漂移补偿放大器(chopper-stabilized amplifier)进行信号放大和波形整流,在经AD转换后以8位二进制补码形式输出。

  片内温度传感器的信号处理过程与此相同。

  2. 温度数据初始化
  ADC的LSB(最低有效位,Least Significant Bit)与1℃相关控制工程网版权所有,所以理论上ADC的测量范围是从-128℃到+127℃;但由于器件的最大转换率的限制,实际上其测量范围是从-65℃到+127℃。具体数据如表2所示。
  3. 寄存器
  ADM1021有9个寄存器,分别存储片内/片外温度测量的结果、片内/片外温度限定值的上限和下限以及器件的配置参数。表3给出了这些寄存器的具体说明。

  ADM1021的寄存器有双重地址,其读地址和写地址不同,任何试图对读地址写操作或对写地址读操作都将导致非法错误。此外,寄存器中0Fh以上的地址保留用做出厂时测试使用或留待以后使用,不可以被写入。

  4. 串行总线接口
  ADM1021的控制是依靠串行总线完成的,ADM1021可以借此与从属部件器件相连,也可被主控器件控制。

  5. 地址引脚
  通常,每个SMBus器件有一个7位地址,当主控器件将地址通过总线送出后,从属器件会有所应答。ADM1021有两个地址引脚ADD0和ADD1可以选择使用,故几个ADM1021可以使用一条总线以避免其他器件的影响














































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