采用SMBus温度传感器IC实现风扇开关控制

SMBus温度传感器IC

市场上可以买到的SMBus温度传感器IC包括测量IC周围环境温度的传感器以及支持一个或多个外部传感器(即一些廉价的、与二极管相连的三极管)的器件。

SMBu通信接口为系统微控制器提供简便的连接，而通过可写寄存器可对温度传感器的测量参数进行配置。

许多SMBus温度传感器具有一个或两个输出，当温度超过的某一极限值(已编程到IC寄存器内)，它们就会起作用(典型情况是变低电平)。设计工程师有望获得1到3°C的典型传感器精度和精细到1/8 °C的分辨率。

大多数DC无刷风扇的通用驱动电压是+5V和+12V_dc。全速运行的风扇会产生令人讨厌的噪声，因此，尽可能降低风扇的速度就很重要。在降压下运行直流风扇且随着风扇的老化，风扇启动电压会成为一个限制因素，因为轴承磨损会导致所要求的启动电压增加。

风扇的实际工作电压范围变化很大。某厂商额定+5V的风扇可能用2V_dc就可以启动，而相同尺寸和规格的另一台风扇可能需要4Vdc才能启动。当所选风扇的工作电压低于厂商的额定值时，至关重要的是提取风扇特征并加入一些裕量，这是考虑到磨损情况及风扇之间存在差异。

智能控制

1．两个三极管实现5V风扇驱动：

图2所示的电路对于+3.3V和+5V供电的风扇产品很有用。当温度低于两个极限设置时，开漏输出Out1和Out2被置为高，使R1和R2拉高P沟道FET Q1和Q2的栅极，将它们关闭。当温度超过图1中的极限值1时，Out1变为低，打开Q1并通过肖特基二极管D1向风扇施加大约3V的电压。当Out2变低时，Q2打开并向风扇施加5V的电压。D2确保5V电源不会通过Q1反向作用于3.3V电源。

该电路功效很高，因为三极管基极不消耗电流，它的作用是开关，直接将风扇连接到电源轨上。选择Ron< 0.75Ω@ V_gs=3V的P沟道FET可以保持电压降和功耗较低。低功耗就容许风扇采用小外形SOT-23器件来做到400mA@5V的额定电流。

2．单个三极管实现5V风扇驱动

图3所示的电路采用一个PNP三极管来控制风扇的三个速度：停转、中速和高速。当温度低于两个极限设置时，Out1和Out2都变高。Q1的基极没有电流流过，因此它关闭且风扇电压为0V。

当温度超过极限值1时，Out1驱动变低且电阻分配器R1/R2将Q1基极的电压设为1.8V。因基极电压为V_be，发射极电压将比V_be高0.7V，从而使风扇电压为2.5V(满幅电压的50%)。

当Out2变低时，它将Q1基极拉低到地电平，基极电流受到IC输出最大吸收能力的限制，典型值为6-8mA@V_ol=0.4V。由于基极电流有限，Q1的增益应大于100以确保最小电压降及强大的三极管驱动能力。输出器件和Q1之间的电压降将最大风扇电压限制为4.1V(满幅电压的82%)。

3．单个三极管实现12V风扇驱动

图4所示的电路与单个三极管电路稍微不同，可以驱动风扇以低速、中速和高速运行。这样的安排容许12V风扇由输出最高电压为5V的IC所控制。

当IC两个输出都为高时，低速由电阻R1和R3设置。R1/R3电压分配器将Q1基极电压设置为5.0V，从而为风扇提供大约6.3V的电压(满幅电压的52%)。当Out1变为低时，可以实现中速，通过R2吸收电流来设置基极电压为2.5V、风扇电压为8.8V(满幅电压的73%)。当Out2变低时，高速电压达到11.1V(满幅电压的92%)。

本文小结

采用SMBus温度传感器可以控制风扇的三个速度，其系统设计灵活性很高，成本很低。通过采用较低的两个风扇速度实现正常和高于平均功耗情形的运行，风扇速度可以被设置用于静音运行。最高速度可以专用于极端温度条件下的运行，此时冷却作用优先于静音运行。