通過單個(gè)電路監(jiān)控電路板、CPU 和空氣溫度，防止系統(tǒng)過熱

本應(yīng)用筆記演示如何使用MAX6656將電路板、管芯和空氣溫度的熱監(jiān)測整合到一個(gè)電路中。MAX6656包括一個(gè)片內(nèi)“本地”溫度傳感器，可以測量兩個(gè)遠(yuǎn)端熱二極管的溫度，并可以監(jiān)測外部熱敏電阻的溫度。

介紹

電路中的熱問題可以通過測量PCB的溫度、CPU或其他帶有熱檢測晶體管的IC的芯片溫度以及機(jī)箱空氣的溫度來識別。監(jiān)測PCB的溫度有助于識別傳感器附近芯片的過熱。監(jiān)控CPU、FPGA或其他具有片上熱監(jiān)控二極管的大功率芯片的芯片溫度，可以在昂貴的器件因熱量損壞之前非?？焖俚貦z測到危險(xiǎn)的熱狀況。監(jiān)測空氣溫度可以指示冷卻風(fēng)扇故障或堵塞等情況。

解決 方案

易于使用的溫度監(jiān)控IC允許準(zhǔn)確、自動(dòng)地測量電路板和遠(yuǎn)程熱二極管溫度。然而，它們在測量空氣溫度方面做得很差。它們能很好地測量電路板溫度，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^引線與電路板直接熱接觸。但是，除非空氣和電路板溫度相同，否則它們無法感知空氣溫度。

檢測空氣溫度的一種方法是使用帶有長引線的NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻。長引線有助于將NTC元件的溫度與電路板的溫度隔離開來。熱敏電阻制造商可提供具有更長引線的專用空氣溫度探頭。要測量該電路中的空氣溫度，請將NTC和電阻串聯(lián)以形成分壓器。測量串聯(lián)電阻兩端的電壓。

更好的解決方案

一種更簡單的方法是將所有監(jiān)控整合到一個(gè)集成電路中。圖1中的電路測量和監(jiān)控CPU、電路板和環(huán)境溫度。MAX6656為溫度 和電壓監(jiān)視器，可連續(xù)捕獲兩個(gè)外部熱感應(yīng)晶體管的溫度，其 自身溫度、電源電壓和三個(gè)外部電壓。比較所有測量量 針對可編程的溫度和電壓限制。如果某個(gè)值超出其限值，則/ALERT有效 引腳斷言。

圖1.該電路監(jiān)視CPU（或其他帶有熱感應(yīng)二極管的IC）、電路板和空氣的溫度。當(dāng)任何溫度超過可編程限值時(shí)，/ALERT斷言會(huì)通知系統(tǒng)過熱情況。

MAX6656測量自身的管芯溫度，從而測量電路板溫度，在1°C至5°C范圍內(nèi)精度為60.100°C。 在相同的溫度范圍內(nèi)，具有熱檢測晶體管的外部IC的監(jiān)控精度為1.0°C。外部IC可能是兩個(gè)CPU，一個(gè)CPU和一個(gè)FPGA，或者其他一些遠(yuǎn)程設(shè)備的組合。其中一個(gè)遠(yuǎn)端檢測晶體管甚至可以是離MAX6656有一定距離的分立晶體管溫度測量板。在MAX2的DXP_和DXN_引腳上使用2.6656nF電容濾除可能干擾溫度測量或轉(zhuǎn)換過程的外部噪聲。

熱敏電阻的電阻與其溫度之間的關(guān)系是非常非線性的，但是在有限的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)使用正確的串聯(lián)電阻時(shí)，這種關(guān)系可以相對線性。圖1中的電路經(jīng)過優(yōu)化，在熱敏電阻溫度約為20°C至70°C范圍內(nèi)具有良好的線性度，因此在此范圍內(nèi)線性誤差小于0.8°C。該溫度范圍內(nèi)的平均斜率為29.35mV/°C，電壓監(jiān)視器輸入VIN3的LSB值為11.9mV。這導(dǎo)致LSB權(quán)重為0.405°C/LSB。在20°C時(shí)，R1上的電壓標(biāo)稱值為693mV，對應(yīng)于測量代碼46（十進(jìn)制）。

請注意，環(huán)境溫度測量的精度通常取決于連接到精確基準(zhǔn)電壓的熱敏電阻/電阻組合。然而，為了最大限度地降低該電路的成本，只需將熱敏電阻和R1連接至MAX6656的電源電壓即可。這可能會(huì)導(dǎo)致幾度的誤差，但幸運(yùn)的是，MAX6656監(jiān)測自身的電源電壓，允許在軟件中校正任何電源電壓誤差。例如，如果電源電壓高3%，則給定溫度下的測量電壓將高3%。在65°C時(shí)，輸出電壓理想為2.03V。如果電源電壓高3%，測得的溫度將高約61mV（誤差約為2°C）。

熱和電壓故障限值可通過 SMBus 設(shè)置。當(dāng)任何溫度（或電壓）超出 正確的范圍，斷言/ALERT。可以為每個(gè)本地和 遠(yuǎn)程晶體管溫度，以產(chǎn)生低電平有效 OVERT 輸出，該輸出可用于激活 冷卻風(fēng)扇或關(guān)閉系統(tǒng)。

結(jié)論

雖然溫度監(jiān)控IC和帶有長引線的NTC熱敏電阻可以監(jiān)測電路板、CPU和空氣的溫度，但保護(hù)系統(tǒng)免受過熱的更有效方法是將所有監(jiān)控整合到單個(gè)集成電路中。

審核編輯：郭婷