深入剖析LM63：精準(zhǔn)溫度監(jiān)測與智能風(fēng)扇控制的理想之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度監(jiān)測和風(fēng)扇控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它們直接影響著設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。TI推出的LM63遠(yuǎn)程二極管數(shù)字溫度傳感器，憑借其高精度的溫度測量和集成的風(fēng)扇控制功能，成為了眾多應(yīng)用場景中的理想選擇。今天，我們就來深入剖析一下這款傳感器。

文件下載：lm63.pdf

一、LM63概述

LM63是一款集成了風(fēng)扇控制功能的遠(yuǎn)程二極管溫度傳感器。它不僅能夠精確測量自身溫度，還能準(zhǔn)確感知二極管連接的晶體管（如2N3904）或常見于計(jì)算機(jī)處理器、圖形處理器單元（GPU）和其他ASIC中的熱敏二極管的溫度。其精度經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，適用于英特爾0.13微米奔騰4和移動(dòng)奔騰4處理器 - M的熱敏二極管，同時(shí)還具備偏移寄存器，可校正因其他熱敏二極管不同非理想因素導(dǎo)致的誤差。

二、關(guān)鍵特性

高精度溫度測量

• 遠(yuǎn)程二極管溫度精度：在不同環(huán)境溫度和二極管溫度范圍內(nèi)，LM63C的最大誤差可達(dá)±1.0°C，LM63D為±3.0°C，全版本在0 - 85°C環(huán)境溫度和25 - 125°C二極管溫度下，最大誤差為±3.0°C。
• 本地溫度精度：在25 - 125°C環(huán)境溫度下，最大誤差為±3.0°C。

集成風(fēng)扇控制

• PWM風(fēng)扇速度控制輸出：通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）的開漏輸出，結(jié)合遠(yuǎn)程溫度讀數(shù)、查找表和寄存器設(shè)置來控制風(fēng)扇速度。
• 聲學(xué)風(fēng)扇噪聲降低：用戶可通過可編程的8步查找表，實(shí)現(xiàn)非線性的風(fēng)扇速度與溫度傳遞函數(shù)，有效降低風(fēng)扇噪聲。

多功能引腳設(shè)計(jì)

• ALERT/TACH引腳：該引腳可根據(jù)編程設(shè)置，作為開漏ALERT輸出或轉(zhuǎn)速計(jì)輸入，用于測量風(fēng)扇速度。

其他特性

• SMBus 2.0兼容接口：支持TIMEOUT功能，方便與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
• LM86兼容引腳和寄存器集：易于與現(xiàn)有系統(tǒng)集成。
• 10位加符號的遠(yuǎn)程二極管溫度數(shù)據(jù)格式：分辨率高達(dá)0.125°C。

三、引腳說明

四、工作原理

溫度測量

LM63采用基于ΔVBE的溫度傳感器和10位加符號的ΔΣ ADC（Delta - Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器）來測量溫度。通過比較本地溫度和遠(yuǎn)程溫度與用戶可編程的設(shè)定點(diǎn)，當(dāng)測量溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，會(huì)觸發(fā)ALERT輸出。

風(fēng)扇控制

風(fēng)扇速度由遠(yuǎn)程溫度讀數(shù)、查找表和寄存器設(shè)置共同決定。用戶可以通過編程查找表，實(shí)現(xiàn)不同溫度下的風(fēng)扇速度控制，以達(dá)到降低噪聲的目的。

低功耗模式

LM63可以通過設(shè)置配置寄存器中的待機(jī)位進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，在該模式下連續(xù)轉(zhuǎn)換停止。用戶還可以通過編程配置寄存器中的PWM禁用待機(jī)位，選擇是否允許PWM輸出信號繼續(xù)。

五、寄存器配置

LM63的寄存器分為只讀、只寫、讀寫同一地址和讀寫不同地址四種類型。重要的寄存器包括配置寄存器、溫度寄存器、設(shè)定點(diǎn)寄存器、查找表寄存器等。通過合理配置這些寄存器，可以實(shí)現(xiàn)溫度測量、風(fēng)扇控制、ALERT輸出等功能。

配置寄存器

用于設(shè)置ALERT中斷使能、待機(jī)模式、PWM輸出在待機(jī)模式下的狀態(tài)、ALERT/TACH引腳功能等。

溫度寄存器

本地溫度寄存器為8位寬，遠(yuǎn)程溫度寄存器為11位寬，以2的補(bǔ)碼形式表示溫度數(shù)據(jù)。

設(shè)定點(diǎn)寄存器

包括本地高設(shè)定點(diǎn)、遠(yuǎn)程高設(shè)定點(diǎn)、遠(yuǎn)程低設(shè)定點(diǎn)和遠(yuǎn)程T_CRIT設(shè)定點(diǎn)寄存器，用于設(shè)置溫度報(bào)警閾值。

查找表寄存器

由8個(gè)8位寄存器組成，存儲PWM和溫度對，用于實(shí)現(xiàn)非線性的風(fēng)扇速度控制。

六、應(yīng)用注意事項(xiàng)

二極管故障檢測

LM63能夠檢測遠(yuǎn)程二極管的故障情況。當(dāng)D+引腳短路到VDD或開路時(shí)，遠(yuǎn)程溫度寄存器會(huì)加載特定值，并設(shè)置狀態(tài)寄存器中的OPEN位；當(dāng)D+引腳短路到地或D - 時(shí)，遠(yuǎn)程溫度寄存器會(huì)加載 - 128°C。

通信與配置

與LM63通信時(shí)，寫入操作由地址字節(jié)和命令字節(jié)組成，讀取操作需要先進(jìn)行必要的寄存器設(shè)置序列。

PCB布局

在PCB布局時(shí)，要注意減少噪聲干擾。例如，使用低噪聲電源，合理放置旁路電容，避免二極管走線靠近高速數(shù)字和總線線路，確保LM63的GND引腳與處理器的GND盡可能靠近等。

七、總結(jié)

LM63以其高精度的溫度測量、集成的風(fēng)扇控制功能、多功能的引腳設(shè)計(jì)和豐富的寄存器配置，為電子設(shè)備的溫度監(jiān)測和風(fēng)扇控制提供了一個(gè)全面而可靠的解決方案。無論是計(jì)算機(jī)處理器、圖形處理器還是其他工業(yè)控制設(shè)備，LM63都能發(fā)揮重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求，合理配置寄存器和進(jìn)行PCB布局，以充分發(fā)揮LM63的性能。大家在使用LM63的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。