1 TC652/653的性能特点及工作原理
1.1 性能特点
(1)TC652/653内含集成温度传感器和A/D转换器,是一种能同时检测μP温度和风扇运行状况的温度控制专用IC。
(2)测温范围为-40～+125℃。在+25～+70℃范围内测温精度可达±1%(典型值)。
(3)采用脉宽调制(PWM)方式,利用一个分级的转速控制器对风扇进行多级调速。输出脉冲的占空比与μP的温度成正比。利用上述控制方式不仅能延长风扇的使用寿命,节省电能,还可降低风扇噪声。
(4)全部程序已固化在芯片内部,不需要上层软件支持,也不受微机控制。控温范围(即下限温度tL与上限温度tH的间隔)依型号中的尾缀而定,共有10种规格。
(5)电源电压范围宽(+2.8～+5.5V),微功耗(静态工作电流仅为50μA)。
1.2 工作原理
TC652/653的内部框图如图1所示。它们均采用8脚MSOP封装。UDD、GND分别为正电源端和公共地。
为风扇故障报警输出端,输出低电平时表示风扇发生了故障。有故障时,TC652/653被锁定在关闭模式,PWM输出端保持低电平。若将
端接上高电平或者给UDD重新上电,即可使芯片和风扇从关断状态恢复到正常工作状态。为关闭风扇的输入控制端,输入为低电平时强迫风扇关闭。在关闭模式期间,TC652/653仍能监视μP的温度,若t>tH,
端就输出低电平。SENSE为检测风扇脉冲的输入端,可通过一只电阻RS来检测风扇脉冲。如检测不到脉冲信号,就说明风扇出现了故障。为超温报警端。当μP温度超过tH时,该端输出低电平。PWM为风扇驱动脉冲的输出端,脉宽调制频率约为15Hz。
TC652/653的内部主要包括温度传感器、A/D转换器、振荡器、温度设定及微调电路、占空比逻辑控制电路、输出级、比较器和风扇检测逻辑电路。温度信号经过A/D转换后变成温度数据,存储到内部寄存器中。该寄存器有一个预先定义好的起点温度,还有6个初始温度(tL、t1、t2、t3、t4、tH),t1～t4被平均分布在所规定的控温范围(tL～tH)内,详见表1。其中,t
TC652/653的基本工作原理是利用所检测到的μP温度数据,改变PWM输出信号的占空比,再通过外部功率开关管来控制直流风扇的转速,进而改善μP的散热条件。TC652的占空比调节范围为40%～100%,TC653则为50%～100%。为确保风扇工作的可靠性,在刚接通电源或从关闭模式重新启动芯片时,触发计时器使PWM的输出在高电平上保持2秒钟时间,关断模式的时序波形如图2所示。在确认风扇发生故障时,就通过内部电路使PWM、端都变成低电平。
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信号具有温度滞后特性。当t>tH+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t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t
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tH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,IC=150mA,ICM=800mA,PCM=500mW,hFE≥50。RB为基极限流电阻,RS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
