ADM1028是一款低成本的温度监视器和风扇微处理器系统控制器

特征

片上温度传感器；用远程二极管测量外部温度；中断和超温输出；带自动硬件跳闸点的容错风扇控制；远程复位和断电功能；LDCM支持；系统管理总线（SMBus）通信；待机模式以最小化功耗；所有监测值的极限比较；线性风扇转速控制的DAC输出；控制变化率的斜坡速率寄存器；风扇转速，降低风扇噪音。

应用

网络服务器和个人计算机；基于微处理器的办公设备；试验设备和测量仪器。

一般说明

ADM1028是一款低成本的温度监视器和风扇微处理器系统控制器。温度可以测量一个遥感器的二极管单处理器系统中的处理器温度。片上温度传感器监测环境系统温度。测量值可通过系统管理读取总线和极限比较值可编程为在同一个串行总线上。

ADM1028还包含用于风扇速度控制的DAC。一个提供自动硬件温度跳闸点和风扇如果超过，将被驱动到全速。斜坡速率寄存器用于控制风扇转速的增加速度或降低。这是为了消除风扇转速的突然变化，从而降低风扇噪音，延长风扇寿命。最后，芯片具有远程复位和断电功能，允许它通过SMBus远程关闭。

ADM1028的3.0 V至5.5 V电源电压范围，低电源电流和SMBus使其成为应用。其中包括硬件监控应用程序在个人电脑、电子测试设备和办公电子设备中。

典型性能特征–ADM1028

功能描述

ADM1028是一款用于基于微处理器的系统的低成本温度监视器和风扇控制器。可以测量遥感器二极管的温度，以便在单处理器系统中监视处理器温度。船上温度传感器允许监测系统环境温度。

测量值可通过串行系统管理总线读取，限值比较值可在同一串行总线上编程。

ADM1028还包含用于风扇速度控制的DAC。为容错风扇控制提供一个自动硬件温度跳闸点，如果超过该点，风扇将被驱动至全速。提供两个中断输出，如果超过软件或硬件限制，则将断言该输出。最后，该芯片具有远程复位和关机功能。

ADM1028的内部寄存器

下面简要介绍ADM1028的主要内部寄存器。关于每个寄存器功能的更详细信息见表三至表九。

配置寄存器：提供控制和配置。

地址指针寄存器：此寄存器包含选择其他内部寄存器之一的地址。当写入ADM1028时，数据的第一个字节总是一个寄存器地址，它被写入地址指针寄存器。

中断（INT）状态寄存器：该寄存器提供每个中断事件的状态。

中断（INT）掩码寄存器：允许屏蔽单个中断源。

值和极限寄存器：温度测量结果-保证连同其极限值一起存储在这些寄存器中。

模拟输出寄存器：控制模拟输出DAC的代码存储在此寄存器中。

警报状态寄存器：指示热信号和GPI引脚的状态。

远程功能寄存器：该寄存器允许控制R_RST和R_OFF输出。

风扇速度斜坡寄存器：该寄存器允许启用/禁用DAC斜坡，并提供风扇速度斜坡速率的控制。

串行总线接口

ADM1028的控制通过串行总线执行。在主设备（如810芯片组）的控制下，ADM1028作为从设备连接到此总线。

ADM1028具有7位串行总线地址。当设备通电时，它将使用默认的串行总线地址。ADM1028的SMBus地址是0101110二进制。

串行总线协议的操作如下：

1、主机通过建立STARTcondition（定义为串行数据线SDA上的从高到低转换）来启动数据传输，而串行时钟线SCL保持高。这表示地址/数据流将跟随。连接到串行总线的所有从机外设都对启动条件做出响应，并在接下来的8位中移位，包括7位地址（首先是MSB）加上R/W位，R/W位决定数据传输的方向，即数据将被写入还是从机设备读取。

其地址对应于所发送地址的外围设备通过在第九时钟脉冲（称为确认位）之前的低周期中将数据线拉低来响应。总线上的所有其他设备现在都处于空闲状态，而选定的设备则等待从中读取或写入数据。如果R/W位为0，主设备将写入从设备。如果R/W位是1，主设备将从从设备读取。

2、数据通过串行总线以9个时钟脉冲、8位数据和从设备的一个确认位的顺序发送。数据线上的跃迁必须发生在时钟信号的低周期内，并且在高周期内保持稳定，因为时钟高时的低到高跃迁可以解释为停止信号。单次读写操作中可通过串行总线传输的数据字节数仅受主设备和从设备所能处理的内容的限制。

3、当读取或写入所有数据字节时，将建立停止条件。在写入模式下，主机将在第十个时钟脉冲期间将数据线拉高，以断言停止条件。在读取模式下，主设备将通过在第九时钟脉冲之前的低周期内将数据线拉高来覆盖确认位。这就是所谓的不承认。然后，主机将在第十个时钟脉冲之前的低周期中取低数据线，然后在第十个时钟脉冲期间取高数据线，以断言停止条件。

在一次操作中，可以通过串行总线传输任意数量的数据，但不可能在一次操作中混合读取和写入，因为操作类型是在开始时确定的，并且在不启动新操作的情况下无法随后更改。

对于ADM1028，写操作包含一个或两个字节，读操作包含一个字节，并执行以下功能：要将数据写入其中一个设备数据寄存器或从中读取数据，必须设置地址指针寄存器，以便对正确的数据寄存器进行寻址，然后才能将数据写入或从中读取。写操作的第一个字节总是包含存储在地址指针寄存器中的地址。如果要将数据写入设备，则写入操作包含写入地址指针寄存器所选寄存器的第二个数据字节。

如图2a所示，设备地址通过总线发送，R/W设置为0。后面跟着两个数据字节。第一个数据字节是要写入的内部数据寄存器的地址，它存储在地址指针寄存器中。第二个数据字节是要写入内部数据寄存器的数据。

从寄存器读取数据时，只有一种可能：

一。串行总线地址与地址指针寄存器值一起写入设备。然后，ADM1028应通过在第九个时钟脉冲期间拉低SDA来确认写入。主服务器不生成停止条件，而是发出新的启动条件。串行总线地址再次发送，但R/W位高，表示读取操作。然后，ADM1028将从所选寄存器返回数据，并生成“否”确认以表示读取操作结束。然后，主机将启动停止条件以结束事务并释放SMBus。

温度测量系统内部温度测量

ADM1028包含一个片上带隙温度传感器。片上ADC对该传感器的输出进行转换，并以8位2的补码格式输出温度数据。温度数据格式见表一。

外部温度测量

ADM1028可以测量外部二极管传感器或连接到管脚9和10的二极管晶体管的温度。

引脚9和10是一个专用的温度输入通道。管脚11和12的默认功能是作为热输出来指示超温条件。

在恒定电流下工作的二极管或二极管连接晶体管的正向电压显示出大约-2 mV/℃的负温度系数。不幸的是，VBE的绝对值因设备而异，需要单独校准以消除这一点，使该技术不适合大规模生产。

ADM1028中使用的技术是测量在两种不同电流下操作设备时VBE的变化。

这是由以下人员给出的：

其中：K是玻尔兹曼常数。q是载体上的电荷。T是绝对温度，单位为开氏度。N是两个电流的比值。

图3显示了用于测量外部温度传感器输出的输入信号调节。此图显示了作为衬底晶体管的外部传感器，用于在某些微处理器上进行温度监测，但也可以是分立晶体管。

如果使用分立晶体管，则集电极将不接地，并应与底座相连。如果使用PNP晶体管，基极连接到D-输入，发射极连接到D+输入。如果使用NPN晶体管，发射器连接到D-输入，底座连接到D+输入。

为了防止接地噪声干扰测量，传感器的更负端不参考接地，而是通过D-输入处的内部二极管偏置在地上。

如果传感器是在非常嘈杂的环境中使用的，可以在D+和D-输入之间放置一个高达1000 pF的电容器来过滤噪音。

为了测量∏VBE，传感器在I和N×I的工作电流之间切换。产生的波形通过65 kHz低通滤波器去除噪声，然后进入斩波稳定放大器，该放大器执行波形的放大和校正功能，以产生与∏VBE成比例的直流电压。此电压由ADC测量，以8位2的补码格式提供温度输出。为了进一步降低噪声的影响，通过平均16个测量周期的结果来执行数字滤波。外部温度测量通常需要9.6毫秒。

布局注意事项

数字电路板可能是电噪声环境，必须注意保护模拟输入免受噪声的影响，特别是当测量来自远程二极管传感器的非常小的电压时。应采取以下预防措施：

1、将ADM1028尽可能靠近遥感二极管。如果避免了最坏的噪声源，如时钟发生器、数据/地址总线和CRT，则此距离可以为4到8英寸。

2、将D+和D-轨道布置在一起，与每侧接地的防护轨道平行。如有可能，在轨道下方提供一个接地平面。

3、使用宽的磁道来减少电感和噪音。建议轨道最小宽度和间距为10 mil。

4、尽量减少可能导致热电偶效应的铜/焊点数量。在使用铜/焊点的地方，确保它们位于D+和D-路径中，并且处于相同的温度。

热电偶效应不应是主要问题，因为1°C对应约200μV，热电偶电压约为3μV/oC的温差。除非有两个温差较大的热电偶，否则热电偶电压应远小于200μV。

5、将0.1μF旁路和2200 pF输入滤波电容器放置在ADM1028附近。

6、如果到遥感器的距离超过8英寸，建议使用双绞线。这将工作到约6至12英尺。

7、对于真正长距离（高达100英尺）使用屏蔽双绞线，如Belden 8451话筒电缆。将双绞线连接到D+和D-并将屏蔽连接到靠近ADM1028的GND。保持防护罩的远端未连接以避免接地回路。

由于测量技术使用开关电流源，电缆和/或滤波器电容过大会影响测量。当使用长电缆时，滤波器电容器C1可以减小或移除。在任何情况下，总并联电容不应超过1000 pF。

电缆电阻也会引入误差。1Ω串联电阻引入约0.5°C的误差。

模拟输出

ADM1028具有来自无符号8位DAC的单个模拟输出（风扇速度），该DAC产生0 V–2.5 V。在通电复位期间，模拟输出寄存器默认为00，从而产生最小风扇速度。模拟输出可以通过外部电路（例如运放和晶体管）进行放大和缓冲，以提供风扇速度控制。

图5a至5e中给出了合适的风扇驱动电路。使用这些电路时，应注意以下几点：

1、所有这些电路将提供从零到几乎+VFAN的输出范围。

2、为了将模拟输出的2.5V范围放大到+VFAN，需要如图所示设置这些电路的增益。

3、在选择运放时必须小心，以确保其输入共模范围和输出电压摆动是合适的。

4、运算放大器可能仅由+V导轨供电。如果从+V供电，则输入共模范围应包括接地，以适应DAC的最小输出电压，并且输出电压应在0.6V以下摆动，以确保晶体管可以完全关闭。

5、在所有这些电路中，输出晶体管必须具有大于最大风扇电流的ICMAX，并且能够在风扇没有全速运行时由于其电压下降而耗散功率。

6、如果风扇电机在开关断开时产生较大的反向e.m.f.，则可能需要添加钳位二极管，以在输出很快从满标度变为零的情况下保护输出晶体管。

图5c显示了如何使用风扇关闭信号（与任何控制电路一起）将风扇打开和关闭，而不依赖于风扇SPD/NTEST U IN引脚上的值。

容错风扇控制

ADM1028具有容错风扇控制功能，该功能与THERMA、Thermab输出的操作相关。它可以覆盖模拟输出的设置，并迫使其达到最大值，以在临界超温问题的情况下提供完全的风扇速度，即使由于某种原因，这还未被系统软件处理。

有两个温度设定值寄存器将激活容错风扇控制。其中一个限制由用户编程，一个是硬件（只读）寄存器，如果用户不编程任何限制，该寄存器将运行。如果连续三个或更多读数超过限制，则启用容错风扇控制。这些限制与INT输出的正常高温和低温限制分开，不影响容错风扇控制或热的输出。

将100°C的硬件限制编程到地址18h的寄存器中，用于远程二极管的默认热限制。这是默认限制，如果遥感器读数超过100°C，则模拟输出将强制满标度。这使得容错风扇控制装置故障安全，因为即使用户没有设置其他限制，或在软件故障的情况下，它也将在此温度下运行。类似地，如果测量的环境温度超过70°C，则寄存器17h中的默认内部温度限值强制模拟输出满标度。

用户可以通过将新限制编程到遥感器的寄存器14h和内部传感器的寄存器13h来覆盖默认限制。寄存器14h中的默认值与只读寄存器（100°C）相同，但可以用较高或较低的值对其进行编程。

一旦寄存器13h和14h被编程，或者如果默认值是可接受的，配置寄存器的位3必须设置为“1”。该位是一个只能写入“1”的写一次的位，它有两种效果：

1、它使寄存器13h和14h中的值成为活动限制，并禁用只读寄存器17h和18h。

2、它将数据锁定在寄存器13h和14h中，以便在断言AUXRST或RST或发生上电重置时，在重置锁定位之前无法更改数据。

一旦触发模拟输出的硬件超控，只有在连续三次测量低于设定限值5度后，它才会恢复正常工作。当风扇转速输出被强制到满刻度时，风扇转速输出被否定。

风扇转速斜坡

ADM1028设备包含一个风扇速度斜坡机制，该机制使用8位计数器和控制寄存器来完成。通电或断言RST或AUXRST时，风扇速度寄存器、计数器和风扇速度斜坡寄存器初始化为0x00。默认情况下，风扇转速斜坡机制被禁用，写入风扇转速寄存器的任何值都会立即反映在风扇转速输出上。风扇速度斜坡速率寄存器的设置位0启用斜坡机制。然后，计数器预加载风扇转速寄存器中包含的当前值，该值防止风扇转速更改，直到新值写入风扇转速寄存器。当新的目标风扇转速值写入风扇转速寄存器时，计数器开始向上或向下计数（取决于当前值是否大于或小于目标值）。然后，计数器将以风扇速度斜坡寄存器的斜坡速率位指定的速率计数。一旦计数器达到目标值，计数器将停止计数。风扇转速值来自计数器的输出。如果在发生斜坡功能时将新值写入风扇转速寄存器，计数器可能会改变计数方向以达到新的目标值。THERM的运行独立于风扇转速斜坡机制。因此，在超温条件下，THERM将立即断言。

ADM1028中断系统

ADM1028有三个中断输出：INT、THERMA和THERMB。它们有不同的功能。INT对违反软件编程温度限制的行为做出响应，其中断源是可屏蔽的，稍后将详细介绍。只有在至少连续三次转换超过限制时，才会设置中断和状态位。

INT输出的操作如图7所示。假设温度在编程限制范围内开始，且温度中断源未被屏蔽，如果外部传感器测得的温度超出传感器编程的高或低温度限制，则INT将变低。当温度低时，积分也会变低。

一旦中断被清除，即使温度保持在先前超出的极限之外，也不会再次中断。但是，如果连续三次转换的温度回落到设置的范围内，INT将被重新设置。一旦重新设置INT函数的顺序，当连续三次转换超过某个限制时，将重新设置该函数的顺序。

中断屏蔽

通过在中断屏蔽寄存器中设置相应的屏蔽位，可以屏蔽中断状态寄存器中的任何位。中断源将不再产生中断。但是，状态寄存器中的位将被设置为正常。

中断清除

中断状态寄存器反映超出限制条件。可以通过将“1”写入适当的状态位来单独清除状态位。将“1”写入位1和位2会导致生成软件中断。中断状态寄存器的第4位（GPI）反映了GPI引脚的当前状态，因此不能通过写入该位来清除。

在不影响中断（INT）状态寄存器内容的情况下，使用INT启用位（配置寄存器的第1位）清除INT输出。

热输出

THERMA，THERMB信号在功能上是相同的。

当检测到超温时，这些系统超温输出将一起断言。THERMA（引脚11）是一个开漏数字输出，它有一个集成到VCC3AUX的上拉电阻器。THERMB是一种开漏数字输出，用于驱动在不同电源电压水平下工作的外部电路。

热运行模式

热的仅对地址14h和18h的“硬件”温度限值作出响应，而不是对软件编程的限值作出响应。关于容错风扇速度控制，这些寄存器的功能已在前面描述过。

热的如果连续三次测量超过硬件温度限制，将变低。它将保持在较低的温度，直到温度降到低于连续三次测量限值5度为止。当THERM低时，模拟输出将转到FFh以将受控风扇提升到全速，风扇关闭将被取消。

当退出容错风扇控制状态时，模拟FANYSPD输出返回到其先前编程的值，该值在FANEYSPD输出被迫FFH的时间内可能已经改变。

中断结构

ADM1028的中断结构如图9所示。当每个测量值被获取并存储在适当的值寄存器中时，来自相应的限位寄存器的值和限值被馈送到高限和低限比较器。每次比较的结果（1=超出限制，0=限制内）通过数据解复用器路由到中断状态寄存器的相应位输入，并用于根据需要设置该位的高或低。

中断屏蔽寄存器具有对应于每个中断状态寄存器位的位。设置一个中断屏蔽位高强制相应的状态位输出低，而设置一个中断屏蔽位低允许相应的状态位被断言。屏蔽后，状态位全部或一起产生INT输出，如果任何未屏蔽状态位变高，即当任何测量值超出限制时，输出将变低。

当配置寄存器的位1（INT_Enable）为高时，INT输出被启用。

通用逻辑输入（GPI）

管脚2用作通用逻辑输入，公差为12V。通过清除或设置配置寄存器的位6，可以将GPI输入编程为active high或active low。默认值为高激活。中断状态寄存器的第4位跟随GPI的状态（或反转状态），当它被设置为1时将生成中断，就像中断状态寄存器的任何其他输入一样。然而，GPI位没有锁存在状态寄存器中，并且总是反映GPI输入的当前状态（或反转状态）。如果是1，则不会通过读取状态寄存器来清除。

上电复位

当ADM1028通电时，当电源电压VCC3AUX上升到通电重置阈值以上时，它将启动通电重置序列，寄存器将重置为其通电值。当电源电压高于复位阈值时，将开始正常工作。未显示通电值的寄存器具有不确定的通电条件（包括值寄存器和限制寄存器）。在大多数应用程序中，通电后的第一个操作通常是将限制写入限制寄存器。

上电复位清除或初始化以下寄存器（初始化值如表三所示）：

•配置寄存器

•中断状态寄存器

•中断屏蔽寄存器

•模拟输出寄存器

•可编程跳闸点寄存器

ADM1028也可以通过将AUXRST low作为输入来重置。所有寄存器都将重置为其默认值，只要AUXRST低于重置阈值，ADC将保持非活动状态。将RST引脚调低将导致以下寄存器复位。

•配置寄存器的第3位（可编程热量限制锁定位）

•DAC输出，风扇转速

初始化（软复位）

软复位执行与上电复位类似但不完全相同的功能。它将开机默认值恢复到配置寄存器、中断状态寄存器和中断屏蔽寄存器。极限寄存器保持不变。它重建的是INT结构，而不是THERM结构。

软复位是通过设置配置寄存器的位4高来完成的。该位设置后自动清除。

与清除INT不同，在重新设置INT函数之前，温度必须在三次转换的设定范围内回落，软重置允许在软重置之后立即将INT拉低。

NAND树测试

ADM1028中提供了用于自动测试设备（ATE）板级连接测试的NAND树。通过将pin FAN-SPD/NTEST-IN（pin 8）保持在较高位置通电，设备进入NAND-tree测试模式。对该引脚进行采样，并锁定其通电状态。如果连接高，则调用NAND树测试模式。一旦ADM1028断电，NAND树测试模式将退出。

在NAND树测试模式下，所有数字输入都可以如表II所示进行测试。THERMA/NTEST_OUT将成为NAND树输出管脚。

NAND树的结构如图10所示。要执行NAND树测试，所有管脚最初都被驱动得很低。测试向量将所有输入设置为低，然后逐个将它们切换为高（保持高）。使用这种“行走一次”模式运行测试电路，从最接近树的输出的输入开始，循环到最远的地方，使树的输出随着每个输入的变化而切换。允许500 ns的典型传播延迟。

配置中断

通电时，设备的中断功能被禁用。必须将配置寄存器（0x40）写入，以启用中断输出。寄存器的INT_Enable位（位1）应设置为1。

外形尺寸

尺寸单位为英寸和（mm）。