微處理器芯片溫度檢測及其散熱保護電路的設(shè)計

信號具有溫度滯后特性。當t>t_H+10℃時,端才變成低電平,表示μP發(fā)生過熱現(xiàn)象,可關(guān)閉μP的電源,亦可使系統(tǒng)中其它風扇工作在全速狀態(tài),給μP進一步降溫;當tH+10℃時,端要等溫度再下降5℃之后才恢復成高電平。利用其溫度滯后特性,可避免產(chǎn)生振蕩。TC652和TC653都具有關(guān)閉輸出的功能。關(guān)閉風扇時,=0,=1,PWM=0,芯片的工作電流降至50μA。TC653還具有自動關(guān)閉模式,當tL時,使PWM=0,能自動關(guān)閉風扇以節(jié)省電能。

2 微處理器散熱保護電路的設(shè)計

2.1 TC652/653的典型應用電路

TC652/653的典型應用電路如圖3所示。TC652/653緊貼在被檢測的微處理器(μP)上,由它發(fā)出的風扇故障報警信號,送到微機系統(tǒng)的風扇故障報警輸入端,微機接收此信號后就從關(guān)斷控制端給TC652/653發(fā)出一個關(guān)斷信號,關(guān)閉PWM的輸出。當μP的溫度超過所設(shè)定的上限溫度值t_H時,從端輸出的超溫報警信號也送至微機系統(tǒng)。TC652/653采用+5V電源,風扇單獨使用+12V電源。外部驅(qū)動管VT采用2N2222型NPN晶體管,其主要參數(shù)為:U_(BR)CEO=30V,I_C=150mA,I_CM=800mA,P_CM=500mW,h_FE≥50。R_B為基極限流電阻,R_S是風扇脈沖檢測電阻。電容器C用來濾除高頻噪聲。

2.2 電路設(shè)計要點

2.2.1 驅(qū)動管的選擇及典型產(chǎn)品的參數(shù)

根據(jù)全速運行時的風扇電流IFAN值,可確定驅(qū)動管的類型。原則上,當I_FAN≤300mA時,可選雙極型晶體管或場效應管;當I_FAN>300mA時,必須采用N溝道MOSFET。雙極型晶體管典型產(chǎn)品有MPS2222、2N4410和MPS6602。N溝道MOSFET典型產(chǎn)品為Si2302、MPS6602和BS170。

2.2.2 基極限流電阻RB的計算

使用雙極型晶體管驅(qū)動風扇時,基極限流電阻R_B值由下式確定:

式中,U_OH――PWM端輸出的高電平電壓;

U_BE(SAT)――基極-發(fā)射極飽和壓降;

U_Rs――風扇電流檢測電阻R_S上的壓降;

I_B――基極電流。

舉例說明: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 檢測電阻RS與風扇電流IFAN的關(guān)系

檢測電阻R_S與風扇電流I_FAN的對應關(guān)系見表2。

2.2.4 減小風扇噪聲的方法

當風扇全速運行時,所形成的擾動氣流是產(chǎn)生音頻噪聲的主要原因。采用風扇轉(zhuǎn)速控制器能使風扇在低于全速的轉(zhuǎn)速下運行,這有助于減小風扇噪聲。在調(diào)節(jié)PWM信號的占空比時,可引起音頻噪聲,在驅(qū)動管的基極與地之間并聯(lián)一只延遲電容C可降低風扇噪聲,電路如圖4a所示。風扇轉(zhuǎn)動力矩與電角度的關(guān)系曲線如圖4b所示。加延遲電容后,可濾掉在PWM開啟風扇時所形成的尖峰電壓,對PWM信號起到平滑作用,使風扇的轉(zhuǎn)動力矩平滑地變化,進而降低了風扇噪聲。延遲電容的容量范圍為0.47～1.0μF。此外,當PWM=0使VT關(guān)斷時,延遲電容還能限制反向電動勢的升高,對驅(qū)動管起到保護作用。