深入剖析MAX6643/MAX6644/MAX6645自动PWM风扇速度控制器

在电子设备的设计中，散热是一个至关重要的问题。风扇作为常见的散热设备，其速度的合理控制不仅能保证设备的正常运行，还能降低噪音。今天，我们就来详细探讨一下Analog Devices公司的MAX6643/MAX6644/MAX6645自动PWM风扇速度控制器。

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一、产品概述

MAX6643/MAX6644/MAX6645系列控制器的主要功能是监测温度并自动调整风扇速度，在确保最佳散热效果的同时，最大程度地减少风扇产生的噪音。每个设备可以测量两个温度位置，通过生成PWM波形驱动外部功率晶体管，进而调节风扇的电源。

不同型号的温度监测特点

• MAX6643：监测自身芯片温度和一个可选的外部晶体管温度。
• MAX6644和MAX6645：分别监测一个或两个外部二极管连接晶体管的温度。

温度阈值设置

MAX6643和MAX6644有九个可选的跳闸温度（以5°C为增量），而MAX6645是工厂编程的，不可通过引脚选择。

其他特性

所有版本都包含一个过温输出（OT），可用于警告或系统关机。MAX6643还具有一个FULLSPD输入，可强制PWM占空比达到100%。此外，该系列还具备FANFAIL输出，用于指示风扇故障。

二、产品特性

1. 简单自动的风扇速度控制

该系列控制器能够根据系统的散热需求，自动调整PWM输出波形的占空比，从而控制风扇的速度。

2. 内部和外部温度传感

可以同时监测内部和外部温度，确保全面的温度监控。

3. 风扇故障检测

通过锁定转子输出、转速计输出或风扇电源电流传感等方式检测风扇故障。

4. 低噪音设计

PWM输出具有多个1.6%的占空比步骤，减少了风扇速度变化时的噪音。

5. 温度阈值可选

可以通过引脚选择或工厂选择低温度和高温度风扇阈值。

6. 风扇启动保障

具有启动时间和启动延迟，确保风扇能够顺利启动，并在启动时最小化电源负载。

7. 稳定的PWM输出

PWM输出频率为32Hz，并且控制占空比的变化率，保证良好的声学性能。

8. 高精度温度测量

温度测量精度达到2°C。

三、电气特性

1. 电源电压范围

工作电源电压范围为3.0V至5.5V，典型工作电流为500μA。

2. 温度误差

远程温度误差在不同温度范围内有所不同，例如在+20°C至+100°C范围内为±2°C。

3. 其他参数

包括电源复位阈值、转换时间、启动时间、最小风扇故障转速计频率等。

四、引脚描述

不同型号的引脚功能有所差异，但主要包括温度阈值输入、风扇故障输出、转速计控制输入、PWM输出等。

1. 温度阈值输入

TH1、TH2和TL1、TL2用于选择高温度和低温度风扇控制跳闸温度。

2. 风扇故障输出

FANFAIL为低电平有效、开漏输出，用于指示风扇故障。

3. 转速计控制输入

TACHSET用于控制风扇故障检测的类型。

4. PWM输出

PWM_OUT用于驱动外部功率晶体管，需要上拉电阻。

五、详细工作原理

1. 温度传感器

基于pn结的温度传感器可以测量最多两个pn结的温度。如果外部“二极管”引脚短路到地或未连接，温度将被读取为0°C。

2. PWM输出

两个测量温度中的较大值用于风扇控制。温度与三个阈值进行比较：高温阈值（THIGH）、低温阈值（TLOW）和过温阈值（OT）。PWM_OUT的占空比变化分为64步，温度超过THIGH时占空比增加，低于TLOW时占空比减小。

3. 风扇故障检测

通过监测风扇的速度或锁定转子逻辑信号来检测风扇故障。只有当PWM驱动信号的占空比为100%时，风扇故障检测才会启用。

4. OT输出

当测量温度超过OT编程输入选择的值时，OT输出被断言，直到温度下降到阈值以下才会解除。

5. FULLSPD输入

MAX6643的FULLSPD输入可以强制PWM_OUT的占空比达到100%，允许微控制器在必要时强制风扇全速运行。

六、应用信息

1. 适用场景

适用于网络设备、存储设备、服务器、台式计算机和工作站等。

2. 远程传感器晶体管

使用外部热二极管时，温度精度取决于二极管连接的小信号晶体管的质量。推荐使用一些特定型号的晶体管，如Central Semiconductor的CMPT3906等。

3. 理想因子和串联电阻的影响

理想因子和串联电阻会影响远程温度测量的准确性，需要进行相应的校正。

4. ADC噪声滤波

在DXP引脚使用外部2200pF电容器进行高频电磁干扰滤波。

5. 双绞线和屏蔽电缆

对于远程传感器距离较长或在嘈杂环境中，推荐使用双绞线或屏蔽电缆。

6. PCB布局

PCB布局时需要注意将控制器靠近远程二极管，避免DXP线靠近噪声源，路由DXP和GND迹线时要平行且靠近等。

七、总结

MAX6643/MAX6644/MAX6645自动PWM风扇速度控制器为电子设备的散热提供了一种高效、可靠的解决方案。其丰富的特性和灵活的配置选项，使得工程师可以根据具体应用需求进行优化设计。在实际应用中，需要注意远程传感器的选择、噪声滤波和PCB布局等问题，以确保设备的性能和稳定性。你在使用这类风扇速度控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。