安森美ADM1021A：低成本微处理器系统温度监测利器

在电子设备的设计中，温度监测与管理至关重要。安森美（ON Semiconductor）的ADM1021A作为一款低成本微处理器系统温度监测微计算机，为个人电脑及其他需要热监测和管理的系统提供了可靠的解决方案。

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一、产品特性

1. 温度传感能力

ADM1021A具备片上和远程温度传感功能。片上传感器精度可达1°C，远程传感器精度为3°C，且无需校准。这种高精度的温度传感能力，能准确获取设备内部和外部的温度信息，为系统的热管理提供可靠的数据支持。

2. 可编程特性

它拥有可编程的过温/欠温限制和转换速率。用户可以根据实际需求，灵活设置温度阈值和数据采集频率，以满足不同应用场景的要求。

3. 接口与功耗

采用2线SMBus串行接口，支持系统管理总线（SMBus）警报。最大工作电流为200 μA，待机电流仅1 μA，电源电压范围为3 V至5.5 V，体现了低功耗的特点。同时，它采用小型16引脚QSOP封装，节省了电路板空间。

二、应用领域

ADM1021A的应用范围广泛，涵盖了桌面计算机、笔记本计算机、智能电池、工业控制器、电信设备和仪器仪表等领域。在这些设备中，它能够实时监测温度，及时发出警报，保障设备的稳定运行。

三、产品详细描述

1. 测量原理

ADM1021A是一款双通道数字温度计和欠温/过温报警器。它通过二极管连接的PNP晶体管测量微处理器的温度，该晶体管可以是片上集成的（如奔腾III处理器），也可以是低成本的分立NPN/PNP器件（如2N3904/2N3906）。其独特的测量技术消除了晶体管基极发射极电压的绝对值，无需校准。第二个测量通道则测量片上温度传感器的输出，以监测设备及其环境的温度。

2. 通信与报警

该设备通过与SMBus标准兼容的两线串行接口进行通信。欠温/过温限制可以通过串行总线编程到设备中，当片上或远程温度超出范围时，ALERT输出信号会发出警报。这个输出可以用作中断或SMBus警报。

四、技术参数

1. 电源与ADC参数

• 温度分辨率为1°C，保证无漏码。
• 本地传感器温度误差为±1°C，远程传感器在不同温度范围有不同误差表现。
• 电源电压范围为3 V至3.6 V，具有欠压锁定阈值、滞后和上电复位阈值等参数。
• 待机电源电流低至1 μA，平均工作电源电流根据转换速率不同而变化。

  2. SMBus接口参数

  逻辑输入高电压和低电压有明确规定，SMBus输出低灌电流和ALERT输出低灌电流也有相应指标。同时，对SMBus的时钟频率、时钟低时间、时钟高时间等时序参数进行了详细定义。

五、功能描述

1. 工作模式

ADM1021A包含一个双通道A - D转换器，正常工作时，A - D转换器以自由运行模式工作。模拟输入多路复用器交替选择片上温度传感器或远程温度传感器，信号经ADC数字化后存储在本地和远程温度值寄存器中。

2. 温度比较与报警

测量结果与存储在片上寄存器中的本地和远程高低温度限制进行比较，超出限制会产生标志并存储在状态寄存器中，一个或多个超出限制的结果会使ALERT输出拉低。

3. 控制与配置

通过串行系统管理总线（SMBus）可以对设备进行控制和配置，包括在正常操作和待机模式之间切换、屏蔽或启用ALERT输出、选择转换速率等。

六、测量方法

ADM1021A采用测量晶体管在两种不同电流下VBE变化的方法来测量温度，公式为(Delta V_{BE}=K T / q × ln (N)) 。通过输入信号调理和滤波，将结果以8位二进制补码格式输出。为减少噪声影响，还进行了数字滤波。

七、与ADM1021的差异

1. 电流与噪声

ADM1021A通过远程温度传感二极管的电流更大，提高了噪声免疫力，但工作电流也相应增加。

2. 温度测量范围

ADM1021A的温度测量范围为0°C至127°C，而ADM1021为−128°C至 + 127°C。如果需要测量负温度，应选择ADM1021。

3. 寄存器差异

两者在电源复位值、地址指针寄存器默认值、ALERT屏蔽位功能等方面存在差异。

八、寄存器介绍

ADM1021A包含九个寄存器，用于存储温度测量结果、高低温度限制以及配置和控制设备。这些寄存器具有不同的功能和读写地址，使用时需要注意避免错误操作。

九、应用注意事项

1. ESD防护

ADM1021A是静电放电（ESD）敏感设备，尽管有ESD保护电路，但仍需采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

2. 布局考虑

在PCB布局时，要注意传感器的连接和布线，避免地面噪声干扰测量。可以添加电容作为噪声滤波器，但电容值有一定限制。

总之，安森美ADM1021A以其高精度、低功耗、可编程等特点，为电子设备的温度监测和管理提供了优秀的解决方案。电子工程师在设计相关系统时，可以充分利用其特性，提高设备的可靠性和稳定性。你在实际应用中是否遇到过类似温度监测设备的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。