Winbond W83L784R/G硬件监控IC：笔记本系统的得力助手

在笔记本系统中，稳定的硬件运行离不开对关键参数的实时监控。Winbond的W83L784R/G硬件监控IC就是这样一款为笔记本系统量身打造的产品，下面我们就来详细了解一下它。

文件下载：W83L784G.pdf

一、产品概述

W83L784R/G是Winbond热门硬件状态监控IC W83782D/G的升级版，专为笔记本系统设计。它能够对系统的多个关键硬件参数进行监控，如电源电压、风扇转速和温度等，这些参数对于高端笔记本系统的稳定运行至关重要。

芯片内部集成了一个8位模数转换器（ADC），可以监控4个模拟电压输入、2个风扇转速计输入、一个片上内部温度传感器和2个远程温度传感器。远程温度传感可以通过热敏电阻、2N3904 NPN型晶体管或直接从Intel TM Deschutes CPU热二极管输出实现。

此外，W83L784R/G还提供2个PWM（脉冲宽度调制）输出用于风扇速度控制，支持Thermal Cruise TM系统，能在硬件控制下将CPU或系统保持在特定的可编程温度。同时，它还提供了低电平有效输出，如风扇故障和电池电量低等信号，当风扇速度或电池电压超出预设范围时，会发出硬件警告信号。

二、产品特性

2.1 监控项目

• 温度监控：支持2个来自远程热敏电阻、2N3904 NPN型晶体管或Pentium TM II（Deschutes）热二极管输出的热输入，以及一个片上温度检测。
• 电压监控：4个电压输入，典型用于监控Vcore、+3.3V、+5V和电池电压。
• 风扇监控：2组风扇速度控制和风扇速度监控输入。
• 看门狗功能：对所有监控值进行比较，并为所有监控项目提供可编程的滞后和设定点（报警阈值）。

2.2 动作触发

• 故障报警：当风扇异常停止时发出风扇故障信号，当电池电压异常超出范围时发出电池电量低信号。
• 风扇控制：2个PWM输出用于风扇速度控制，支持Thermal Cruise TM或Speed Cruise TM模式，可自动将CPU或系统保持在特定温度或使风扇保持在特定速度。
• 系统保护：发出SMI#、OVT#、GPO信号以激活系统保护。
• 电源管理：支持PWR_DN#设置进入电源关闭模式。
• 软件警告：在应用程序软件中弹出警告信号。

2.3 电源良好信号

当3V和5V电压上升超过复位阈值时，发出RESET#输出作为电源良好信号。

2.4 通用特性

• 通信接口：支持I²C TM串行总线接口。
• 软件支持：支持Intel TM LDCM（DMI驱动2.0）、Acer TM ADM（DMI驱动2.0）和Winbond硬件监控应用程序软件（Hardware Doctor TM），适用于Windows 95/98系统，符合WfM 2.0（Wired for Management）规范。
• 电源要求：采用5V Vcc供电。

2.5 封装形式

采用20引脚SSOP（209mil）封装，节省笔记本系统的空间。

三、关键规格

参数	详情
电压监控精度	± 1%（最大）
监控温度范围和精度	- 40 °C至 +120 °C，± 3 °C（最大）
电源电压	5V
工作电源电流	2 mA（典型值）
电源关闭电源电流	0.5 mA（典型值）
ADC分辨率	8位

四、引脚配置与描述

4.1 引脚配置

W83L784R/G共有20个引脚，各引脚具有不同的功能。

4.2 引脚描述

引脚名称	引脚编号	类型	描述
FANIN1 / GPO1	1	IN t s / OUT 12	0V至 +5V幅度的风扇转速计输入（默认）/通用输出，此多功能引脚可编程。
FANIN2 / GPO2	2	IN t s / OUT 12	0V至 +5V幅度的风扇转速计输入（默认）/通用输出，此多功能引脚可编程。
PWMOUT1	3	OD 12 / OUT 12	风扇速度控制PWM输出，此引脚默认开漏，可编程为能驱动高电平或低电平的输出引脚。
PWMOUT2	4	OD 12 / OUT 12	风扇速度控制PWM输出，此引脚默认开漏，可编程为能驱动高电平或低电平的输出引脚。
FANFAULT# / GPO3	5	OD 12	低电平有效输出，当风扇1或风扇2异常停止时，此引脚为逻辑低电平（默认）/通用输出，此多功能引脚可编程。
PWR_DN#	6	IN t	电源关闭输入，当此引脚置为低电平时，除引脚15 RESET#保持高电平外，所有输出引脚将呈三态。
SMI#	7	OD 12	系统管理中断。
OVT#	8	OD 12	过温关机输出。
SCL	9	IN t s	串行总线时钟。
SDA	10	OD 12	串行总线双向数据。
BATFAULT# / GPO4	11	OD 12	低电平有效输出，当电池异常低于低限值或高于高限值时，此引脚为逻辑低电平（默认）/通用输出，此多功能引脚可编程。
GND	12	Ground	接地。
VIN3(VBAT)	13	AIN	0V至4.096V满量程模拟输入，此引脚应连接到直流电池，若电压高于4.096V，应使用外部电阻降低电压，使输入电压低于4.096V。
VIN2(+3.3VIN)	14	AIN	0V至4.096V满量程模拟输入，此引脚应连接到3VCC。
RESET#	15	OD12	低电平有效复位输出，当5VCC和 +3.3V低于复位阈值时，RESET#保持低电平，复位条件终止后保持低电平200ms。
VIN1(VCORE)	16	AIN	0V至4.096V满量程模拟输入。
VREF	17	AOUT	参考电压。
CPUT2 / PII2	18	AIN	热敏电阻端子输入（默认）/Pentium TM II二极管输入，此多功能引脚可编程。
CPUT1 / PII1	19	AIN	热敏电阻端子输入（默认）/Pentium TM II二极管输入，此多功能引脚可编程。
VCC	20	POWER	+5VCC电源输入。

五、功能描述

5.1 总体描述

W83L784R/G最多可提供4个模拟正输入、2个风扇速度监控、2组风扇PWM智能风扇控制、2个来自远程热敏电阻、2N3904晶体管或Pentium TM II（Deschutes）热二极管输出的远程热输入以及一个片上热检测。同时，它还提供3V和5V电源检测的电源良好（复位）输出，以及两个故障输出引脚，当电池和风扇出现异常时发出硬件警告。启动芯片的监控功能后，看门狗会监控每个功能并将值存储到寄存器中。如果监控值超过限值，中断状态将置为1。

5.2 访问接口

W83L784R/G通过I²C串行总线读写内部寄存器，共有三个串行总线地址：

• 第一个地址定义在CR [4Ah]，可读写除CPUT1/CPUT2温度传感器寄存器外的所有寄存器，默认值为0101101。
• CPUT1的地址定义在CR [4Bh]的bit2 - 0，仅用于读写CPUT1温度传感器寄存器，默认值为1001001。
• CPUT2的地址定义在CR [4Bh]的bit2 - 0，仅用于读写CPUT2温度传感器寄存器，默认值为1001000。

5.3 模拟输入

模拟引脚的最大输入电压为4.096V，因为8位ADC的LSB为16mV。在PC监控应用中，CPU V-core电压和 +3.3V电压可直接连接到这些模拟输入，5VSB和电池输入应使用外部电阻降低电压以满足输入范围要求。

5.4 温度测量

温度数据格式为内部传感器8位二进制补码，CPUT1和CPUT2传感器为9位二进制补码。可通过读取CR [27h]获取8位温度数据，通过读取其串行总线地址的CR [00h]获取9位温度数据。

5.5 风扇速度计数与控制

5.5.1 风扇速度计数

风扇速度计数输入信号应设置为TTL电平，最大输入电压不超过 +5.5V。可根据公式 (Count =frac{1.35 × 10^{6}}{RPM × Divisor }) 确定风扇计数器，再通过公式 (RPM=frac{1.35 × 10^{6}}{Count × Divisor }) 计算风扇速度。默认除数为2，定义在CR49.bit0 - 2和bit4 - 6。

5.5.2 风扇速度控制

W83L784R/G提供四组风扇PWM速度控制，PWM占空比可通过8位寄存器编程，默认占空比为100%。占空比计算公式为 (Duty - cycle(%)=frac{Programmed 8 - bit Register Value}{255} × 100%)。

5.5.3 智能风扇控制

• Thermal Cruise模式：根据当前温度自动控制风扇速度，将温度保持在特定范围内。当温度超过设定的高限温度时，风扇以特定速度开启，并根据温度变化自动调整PWM占空比。
• Fan Speed Cruise模式：根据当前风扇速度自动控制风扇速度，将其保持在特定范围内。

5.5.4 风扇故障报警

当风扇速度计数高于高限计数值（CR58h）或低于低限计数值（CR59h）时，引脚FANFAULT#将被置为低电平。

5.6 SMI#功能

5.6.1 温度相关

• Comparator Interrupt Mode：温度超过 (T_{0}) 会产生中断，读取所有中断状态寄存器可复位该中断。
• Two - Times Interrupt Mode：温度超过 (T{0}) 产生中断，温度低于 (T{HYST}) 且之前的中断已复位时也会产生中断。
• One - Time Interrupt Mode：温度超过 (T{0}) 产生中断，温度低于 (T{HYST}) 不会产生中断，直到温度再次超过 (T_{0}) 。

5.6.2 电压相关

SMI#中断为Two - Times Interrupt Mode，电压超过高限或低于低限且之前的中断已复位时会产生中断。

5.6.3 风扇相关

SMI#中断为Two - Times Interrupt Mode，风扇计数超过限值或先超过后低于限值且之前的中断已复位时会产生中断。

六、寄存器与RAM

W83L784R/G有多个寄存器，用于配置和监控各种功能，如配置寄存器、中断状态寄存器、SMI屏蔽寄存器等。每个寄存器都有特定的功能和默认值，工程师可以通过对这些寄存器的读写操作来实现对芯片的控制和监控。

七、规格参数

7.1 绝对最大额定值

参数	额定值	单位
电源电压	-0.5至7.0	V
输入电压	-0.5至V DD +0.5	V
工作温度	0至 +70	°C
存储温度	-55至 +150	°C

7.2 DC特性

在Ta = 0°C至70°C，(V{DD}=5V pm 10%) ，(V{ss}=0V) 的条件下，对各种引脚的输入输出电压、漏电流等参数进行了详细规定。

7.3 AC特性

规定了串行总线的时序参数，如SCL时钟周期、起始条件保持时间、停止条件建立时间等。

八、其他信息

8.1 顶部标记读取

介绍了W83L784R和W83L784G的顶部标记含义，包括芯片型号、跟踪代码、生产信息等。

8.2 封装尺寸

给出了20引脚SSOP - 209 mil封装的详细尺寸信息。

8.3 原理图

文档中包含了W83L784R/G的原理图，为工程师的设计提供了参考。

总之，Winbond的W83L784R/G硬件监控IC为笔记本系统的硬件监控提供了全面而可靠的解决方案。工程师在设计笔记本系统时，可以利用其丰富的功能和特性，确保系统的稳定运行。你在使用这款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。