微处理器芯片温度检测及其散热保护电路的设计

    信号具有温度滞后特性。当t>t_H+10℃时,端才变成低电平,表示μP发生过热现象,可关闭μP的电源,亦可使系统中其它风扇工作在全速状态,给μP进一步降温;当tH+10℃时,端要等温度再下降5℃之后才恢复成高电平。利用其温度滞后特性,可避免产生振荡。TC652和TC653都具有关闭输出的功能。关闭风扇时,=0,=1,PWM=0,芯片的工作电流降至50μA。TC653还具有自动关闭模式,当tL时,使PWM=0,能自动关闭风扇以节省电能。 

2 微处理器散热保护电路的设计 

2.1 TC652/653的典型应用电路 

    TC652/653的典型应用电路如图3所示。TC652/653紧贴在被检测的微处理器(μP)上,由它发出的风扇故障报警信号,送到微机系统的风扇故障报警输入端,微机接收此信号后就从关断控制端给TC652/653发出一个关断信号,关闭PWM的输出。当μP的温度超过所设定的上限温度值t_H时,从端输出的超温报警信号也送至微机系统。TC652/653采用+5V电源,风扇单独使用+12V电源。外部驱动管VT采用2N2222型NPN晶体管,其主要参数为:U_(BR)CEO=30V,I_C=150mA,I_CM=800mA,P_CM=500mW,h_FE≥50。R_B为基极限流电阻,R_S是风扇脉冲检测电阻。电容器C用来滤除高频噪声。 

2.2 电路设计要点 

2.2.1 驱动管的选择及典型产品的参数 

    根据全速运行时的风扇电流IFAN值,可确定驱动管的类型。原则上,当I_FAN≤300mA时,可选双极型晶体管或场效应管;当I_FAN>300mA时,必须采用N沟道MOSFET。双极型晶体管典型产品有MPS2222、2N4410和MPS6602。N沟道MOSFET典型产品为Si2302、MPS6602和BS170。 

2.2.2 基极限流电阻RB的计算 

    使用双极型晶体管驱动风扇时,基极限流电阻R_B值由下式确定: 

式中,U_OH——PWM端输出的高电平电压; 

     U_BE(SAT)——基极-发射极饱和压降; 

     U_Rs——风扇电流检测电阻R_S上的压降; 

     I_B——基极电流。 

    举例说明:已知U_OH=4.0V,U_BE(SAT)=1.3V,U_Rs=I_FAN·R_S=150mA×3.0Ω=0.45V,I_B=3.25mA,由上式可求出R_B=1kΩ。

2.2.3 检测电阻RS与风扇电流IFAN的关系 

    检测电阻R_S与风扇电流I_FAN的对应关系见表2。 

2.2.4 减小风扇噪声的方法 

    当风扇全速运行时,所形成的扰动气流是产生音频噪声的主要原因。采用风扇转速控制器能使风扇在低于全速的转速下运行,这有助于减小风扇噪声。在调节PWM信号的占空比时,可引起音频噪声,在驱动管的基极与地之间并联一只延迟电容C可降低风扇噪声,电路如图4a所示。风扇转动力矩与电角度的关系曲线如图4b所示。加延迟电容后,可滤掉在PWM开启风扇时所形成的尖峰电压,对PWM信号起到平滑作用,使风扇的转动力矩平滑地变化,进而降低了风扇噪声。延迟电容的容量范围为0.47～1.0μF。此外,当PWM=0使VT关断时,延迟电容还能限制反向电动势的升高,对驱动管起到保护作用。