探索LM63：精准温度监测与智能风扇控制的完美结合

在电子设备的设计中，温度监测与控制是至关重要的环节。今天，我们将深入了解德州仪器（TI）推出的LM63，一款集精准温度传感与智能风扇控制功能于一身的远程二极管数字温度传感器。

文件下载：LM63CIMAX.pdf

产品概述

LM63是一款具备集成风扇控制功能的远程二极管温度传感器。它能够精准测量自身温度，还能对连接的二极管（如2N3904晶体管或常见于计算机处理器、图形处理器单元（GPU）及其他专用集成电路（ASIC）中的热二极管）的温度进行测量。该传感器针对英特尔奔腾4和移动奔腾4处理器 - M的热二极管进行了工厂校准，同时具备偏移寄存器，可对不同热二极管的非理想因素导致的误差进行校正。

主要特性

精准的温度传感

• 远程二极管温度传感：能够精确感应连接的2N3904二极管或大型处理器、ASIC上的热二极管温度。其远程温度传感器针对英特尔奔腾4和移动奔腾4处理器 - M热二极管的串联电阻和1.0021的非理想性进行了工厂校准，不同版本在特定温度范围内具有±1°C或±3°C的精度。
• 自身温度传感：可以准确测量自身温度，在25°C至125°C的环境温度下，本地温度精度为±3.0°C。

智能风扇控制

• 集成PWM风扇速度控制输出：通过脉宽调制（PWM）的开漏输出，结合远程温度读数、查找表和寄存器设置来控制风扇速度。用户可使用8步查找表编程非线性的风扇速度 - 温度传递函数，有效降低风扇噪音。
• 多模式风扇转速测量：具有智能转速计模式，可测量采用脉宽调制电源的风扇转速，即使在使用开关晶体管驱动时出现转速计脉冲损坏的情况，也能准确测量。

灵活的功能配置

• 多功能引脚：ALERT/TACH引脚可根据编程设置为开漏ALERT输出或转速计输入，用于测量风扇速度。
• 偏移寄存器：可调整以适应各种热二极管，补偿不同热二极管的非理想因素。
• SMBus 2.0兼容接口：支持超时功能，通信稳定可靠。

关键参数

温度精度

版本	环境温度范围	二极管温度范围	最大电流	远程二极管温度最大误差
LM63C	30 - 50°C	60 - 100°C	5 mA	±1.0°C
LM63D	30 - 50°C	60 - 100°C	5 mA	±3.0°C
所有版本	0 - 85°C	25 - 125°C	8 mA	±3.0°C

本地温度精度在25°C至125°C范围内为±3.0°C。

电气特性

• 供电电压：3.0 V至3.6 V
• 供电电流：典型值为1.3 mA

引脚说明

引脚名称	输入/输出	功能及连接说明
VDD	电源输入	连接到低噪声的+3.3 ± 0.3 VDC电源，并通过0.1 µF陶瓷电容和100 pF陶瓷电容并联接地。在LM63的VDD引脚附近需要有10 µF的大容量电容。
D+	模拟输入	连接到远程二极管的阳极。引脚2和3之间必须连接一个2.2 nF的陶瓷电容。
D−	模拟输入	连接到远程二极管的阴极。引脚2和3之间必须连接一个2.2 nF的陶瓷电容。
PWM	数字输出（开漏）	连接到风扇驱动电路。上电默认该引脚为低电平（引脚4接地）。
GND	接地	模拟和数字接地返回。
ALERT/TACH	数字输入/输出	根据编程设置，该引脚可以是开漏ALERT输出或转速计输入，用于测量风扇速度。上电默认该引脚为ALERT功能。
SMBDAT	开漏输出/数字输入	双向SMBus数据线。
SMBCLK	数字输入	SMBus时钟输入。

应用领域

LM63的应用十分广泛，涵盖了多个领域：

• 计算机处理器热管理：适用于笔记本电脑、台式机、工作站和服务器等设备，确保处理器在安全的温度范围内运行。
• 图形处理器热管理：有效控制GPU的温度，提高图形处理性能和稳定性。
• 电子测试设备：为测试设备提供准确的温度监测，保证测试结果的可靠性。
• 投影仪：防止投影仪内部过热，延长设备使用寿命。
• 办公设备：如打印机、复印机等，维持设备的正常运行温度。
• 工业控制：在工业环境中实现精确的温度控制。

功能描述

温度转换

LM63采用基于ΔVBE的温度传感器和10位加符号的ΔΣ ADC（Delta - Sigma模数转换器），大约需要31.25 ms来完成本地温度（LT）和远程温度（RT）的转换，并更新所有寄存器。转换速率可通过转换速率寄存器进行修改，不同的转换速率会导致LM63消耗不同的供电电流。

ALERT/TACH引脚功能

ALERT/TACH引脚是一个多功能引脚，可作为ALERT输出或转速计输入。当作为ALERT输出时，有三种使用方式：

• 温度比较器：在不需要基于温度的中断的系统中，ALERT输出可作为温度比较器。一旦触发ALERT的条件不再存在，ALERT将恢复高电平。要使用此模式，需要在远程二极管温度滤波器和比较器模式寄存器中设置比较器模式位。
• 中断信号：当用于触发中断服务程序时，ALERT输出可作为简单的中断信号。在读取ALERT状态寄存器时，如果ALERT状态寄存器中的任何位（除Busy和Open外）被设置，LM63将设置配置寄存器中的ALERT掩码位，防止进一步触发ALERT，直到主设备在中断服务程序结束时重置该掩码位。
• SMBus ALERT：当ALERT输出连接到其他SMBus兼容设备的ALERT输出和主设备时，LM63应使用ARA（Alert Response Address）协议进行操作。ARA协议可帮助主设备确定哪个设备产生了中断，并处理该中断。

SMBus接口

LM63作为SMBus上的从设备，SMBCLK线为输入，SMBDAT线为双向。它具有7位从地址，所有位（A6 - A0）均为内部编程，不能通过软件或硬件更改，完整的从地址为1001100。

总结

LM63以其精准的温度测量、智能的风扇控制和灵活的功能配置，为电子设备的热管理提供了一个优秀的解决方案。无论是在计算机、工业控制还是其他领域，它都能发挥重要作用。电子工程师在设计中选择LM63，能够有效提高设备的性能和可靠性。你在实际应用中是否使用过类似的温度传感器呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。