ADM1029：高可用性系统的多功能风扇控制器与温度监测器

在电子设备的设计中，可靠的散热管理和温度监测至关重要，特别是在个人电脑、服务器和电信设备等需要高可用性的系统中。ADM1029 作为一款多功能风扇控制器和监测器，为这些系统提供了有效的解决方案。

文件下载：ADM1029ARQZ-R7.pdf

1. 产品概述

ADM1029 能够控制一个或两个风扇的速度，并测量具有转速计输出的风扇速度。它还可以测量一个或两个外部传感二极管或内部温度传感器的温度，从而根据系统温度调整风扇速度，确保系统温度保持在可接受的范围内。此外，它具有故障输入，可用于检测风扇故障，并能检测风扇是否连接。

ADM1029 通过系统管理总线（SMBus）与主机处理器通信，支持八个不同的串行总线地址，最多可将八个设备连接到公共总线，控制多达十六个风扇，这使得软件支持和硬件设计具有可扩展性。它还具有中断输出（INT）和可级联的故障输出（CFAULT），用于向主机处理器和其他 ADM1029 设备发送故障信号。

2. 产品特性

2.1 风扇速度控制

• 软件可编程和自动风扇速度控制：支持软件编程，同时具备自动风扇速度控制功能，在初始设置后无需 CPU 干预即可独立控制，控制回路可最小化声学噪声和功耗。
• 支持备用和冗余风扇：在风扇故障时可自动使用备用风扇，并支持热插拔故障风扇。

2.2 温度监测

• 远程和本地温度监测：可测量内部和外部温度，内部传感器精度可达 ±1.0°C 至 ±3.0°C，外部二极管传感器在 0°C 至 100°C 范围内精度为 ±3.0°C 至 ±5.0°C，分辨率均为 1.0°C。

2.3 其他特性

• 可级联故障输出：允许多个 ADM1029 之间进行故障信号传输。
• 地址引脚：允许系统中最多连接八个 ADM1029 设备。
• 小封装：采用 24 引脚 QSOP 封装，是无铅器件。

3. 电气特性

3.1 电源供应

• 电源电压范围为 3.0V 至 5.5V，典型供电为 3.3V。
• 不同工作模式下的电源电流有所不同，如接口不活动且 ADC 活动时为 1.7mA，ADC 不活动且 DAC 活动时为 1.5mA，关机模式下为 10μA。

3.2 温度 - 数字转换器

• 内部传感器和外部二极管传感器的精度和分辨率已如上述。
• 远程传感器源电流高电平为 90μA，低电平为 5.5μA。

3.3 模拟 - 数字转换器

• 总未调整误差（TUE）为 ±1.0%，差分非线性（DNL）为 ±1.0 LSB，电源灵敏度为 ±1.0%/V。
• 模拟输入或内部温度转换时间为 11.6ms，外部温度转换时间为 185.6ms。

3.4 风扇转速 - 数字转换器

• 在 60°C 至 100°C 且 VCC = 3.3V 时，精度为 ±6%。
• 满量程计数为 255，不同除数下的风扇标称输入转速不同。

3.5 其他电气特性

还包括各种数字输入输出的电压、电流、电容等特性，以及串行总线的时序要求。

4. 功能描述

4.1 串行总线接口

ADM1029 作为从设备连接到串行总线，由主设备控制。它具有 7 位串行总线地址，其中四个最高有效位（MSBs）固定为 0101，三个最低有效位（LSBs）可通过单个引脚（ADD）设置，该引脚通过电位器设置输入电压，在电源上电后由片上 ADC 采样并数字化以确定地址。

串行总线协议的操作包括：主设备发起数据传输，通过 START 条件开始，随后发送 7 位地址和 R/W 位确定数据传输方向；数据以九个时钟脉冲序列传输，包括八位数据和一位确认位；完成数据读写后，通过 STOP 条件结束传输。

4.2 警报响应地址（ARA）

ADM1029 的中断输出（INT）在故障发生时置低。多个 INT 输出可通过线或连接到公共中断线。主机处理器收到中断请求后，可发送通用呼叫地址（0001100），断言 INT 的设备将返回其从地址，从而快速识别故障设备。ARA 功能可通过配置寄存器的第 2 位禁用。

4.3 温度测量系统

• 本地温度测量：ADM1029 内部有带隙温度传感器，其输出由片上 ADC 数字化，温度数据以二进制补码格式存储在本地温度值寄存器中。
• 远程温度测量：可测量一个或两个远程二极管连接的晶体管的温度，数据存储在远程温度值寄存器中。测量原理是通过在两种不同电流下测量 VBE 的变化，经过信号调理和滤波后由 ADC 测量得到温度输出。
• 偏移寄存器：为减少温度测量中的偏移误差，可在系统表征期间测量三个温度通道的偏移，并将其存储在偏移寄存器中，偏移值范围为 -15°C 至 +15°C。
• 温度限制：本地和远程温度值寄存器的内容与高低限制寄存器的内容进行比较，ADM1029 对过温/欠温条件的响应取决于温度故障动作寄存器的状态。

4.4 布局考虑

为保护模拟输入免受噪声干扰，在布局时应采取以下措施：

• 将 ADM1029 尽可能靠近远程传感二极管，距离控制在 4 至 8 英寸。
• 使 D+ 和 D - 轨道紧密并行排列，两侧设置接地保护轨道，如有可能提供接地平面。
• 使用宽轨道以最小化电感和减少噪声拾取，建议轨道最小宽度和间距为十密耳。
• 尽量减少铜/焊点的数量，确保其在 D+ 和 D - 路径中处于相同温度。
• 在 ADM1029 附近放置 0.1μF 旁路电容和 1000pF 输入滤波电容。
• 当到远程传感器的距离超过 8 英寸时，建议使用双绞线电缆；对于更长距离（可达 100 英尺），使用屏蔽双绞线电缆。

5. 风扇接口

ADM1029 可与多种类型的风扇接口，能控制简单两线风扇的速度，测量带转速输出的风扇速度，接受带故障输出的风扇的逻辑输入，并通过风扇连接器中的短路链接确定风扇是否存在和是否热插拔。它可以控制或监测一个或两个风扇，系统支持的风扇寄存器（03h）的第 0 位和第 1 位告知 ADM1029 应控制/监测的风扇数量。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体的系统需求，合理利用 ADM1029 的各项特性，确保系统的散热和温度监测功能稳定可靠。你在使用 ADM1029 时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。