IC類溫度傳感器的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

具有數(shù)字I/O接口的溫度傳感器

大約在五年前，一種新型的溫度傳感器被引進(jìn)。這些裝置包括數(shù)字接口(允許與微控制器進(jìn)行通訊)。這種通信界面一般包括I2C和SMBus串行總線，而另外一些串行通信界面(諸如SPI)也是通用的。該接口可傳送數(shù)字到微處理器，該接口也能接受到微控制器的指令。這些指令常常是溫度的域值，即溫度如果越限，就會(huì)在溫度傳感器IC上產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號(hào)(它將對(duì)微控制器產(chǎn)生一個(gè)中斷)。微控制器然后就能調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度或調(diào)整微處理器，使溫度處于控制之中。

這類裝置可廣泛使用，在這些應(yīng)用中，可進(jìn)行遙控溫度測(cè)量。為了進(jìn)行遙控測(cè)量，大部分高性能CPUs都包括一個(gè)onchip轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可提供溫度的模擬電壓值。(僅在轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)p-n結(jié)的一個(gè)被使用。)圖3顯示了一個(gè)被監(jiān)測(cè)的遙測(cè)CPU采用該項(xiàng)技術(shù)。另一種應(yīng)用是采用一個(gè)離散的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行同樣的功能。

這類傳感器(包括顯示在圖3中的傳感器)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是當(dāng)所測(cè)得溫度處不在高限和低限之間的范圍時(shí)具有中斷微處理器的能力。在其它的傳感器中，當(dāng)測(cè)量溫度值越過高限或低限時(shí)(不能同時(shí)有兩值)，一個(gè)中斷信號(hào)應(yīng)被產(chǎn)生。對(duì)于圖3中的傳感器，這些域值通過SMBus接口被傳送到溫度傳感器。如果溫度變化到域值范圍之外，報(bào)警信號(hào)應(yīng)能中斷微處理器。

圖4中畫出的是一個(gè)類似裝置，然而，它不是監(jiān)測(cè)一個(gè)p-n結(jié)，而是監(jiān)測(cè)四個(gè)結(jié)點(diǎn)及自己的內(nèi)部溫度。因?yàn)镸axim的 MAX1668只消耗很少的電量，它的內(nèi)部溫度接近環(huán)境溫度。測(cè)量環(huán)境溫度就能判斷出該系統(tǒng)風(fēng)扇是否正常運(yùn)行。

通過遠(yuǎn)端監(jiān)控溫度來控制風(fēng)扇是IC顯示在圖5中的主要功能。這種情況的用戶能在風(fēng)扇控制的兩個(gè)不同模式中選擇。用PWM模式，微處理器靠改變發(fā)送給風(fēng)扇的信號(hào)周期控制風(fēng)扇速度作為測(cè)量溫度的一個(gè)功能。這種情況所需的消耗電能遠(yuǎn)低于控制件的線性模式產(chǎn)生的。由于某些風(fēng)扇在PWM信號(hào)頻率控制時(shí)發(fā)出能聽得見的聲音，而線性模式在這方面則更具有優(yōu)點(diǎn)，但存在電能消耗高和需要其它的附加電路，雖然額外的電能消耗只是整個(gè)系統(tǒng)電能消耗的一小部分。

當(dāng)溫度超過規(guī)定的域值時(shí)，該IC 提供中斷微處理器的報(bào)警信號(hào)。明顯信號(hào)的安全(一種短期的過溫信號(hào))模式也被提供。當(dāng)溫度升高到一個(gè)危險(xiǎn)值時(shí)，如果微處理器或軟件非正常運(yùn)行，報(bào)警信號(hào)將會(huì)失去意義。然而，明顯的是，一旦溫度升高到某一設(shè)定值時(shí)(經(jīng)由SMBus)，它將會(huì)對(duì)控制電路動(dòng)作，而不需要微處理器的幫助。因此，在這種高溫時(shí)，微處理器最明顯方式應(yīng)是直接關(guān)閉電源，而不用微處理器控制，防止?jié)撛诘貫?zāi)難故障。

裝置的數(shù)字I/O可廣泛的用在服務(wù)器，電池封裝和硬盤驅(qū)動(dòng)。眾多的溫度點(diǎn)可用來監(jiān)控眾多的測(cè)量點(diǎn)，以增加服務(wù)器的科靠性。在母板上(它是底盤上的基本環(huán)境溫度)，在CPU內(nèi)部，在其它的熱產(chǎn)生元件(諸如圖形加速器和硬盤驅(qū)動(dòng)器)。為了安全原因電池封裝中合并了溫度傳感器和優(yōu)化的電池外形，它可以增加電池的壽命。