风扇自动控制：高速芯片冷却技术的趋势

文章摘要：在一些系统中，限制风扇速度的变化速率也很重要。当系统与用户非常接近时，这一点尤其重要。有些情况下简单地开关风扇或当温度变化时立即改变速度是可接受的。可是，当用户就在附近时，风扇噪声的突然变化会格外显著且令人讨厌。将风扇驱动信号的变化率限制在一定限度以内(如1%每秒)会最大限度降低风扇控制的听觉效果。风扇速度同样改变了，但不会特别引人注意。另外一个重要的设计因素是风扇控制策略。通常情况下，风扇在特定的温度门限以下关闭，当超过门限后开始低速旋转(例如全速度的40%)。当温度上升时，风扇驱动随温度线性增长，直至100%的驱动。最佳斜率依赖于系统要求。更大的斜率一定程度上可获得更稳定的芯片温度，但当功

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在一些系统中，限制风扇速度的变化速率也很重要。当系统与用户非常接近时，这一点尤其重要。有些情况下简单地开关风扇或当温度变化时立即改变速度是可接受的。可是，当用户就在附近时，风扇噪声的突然变化会格外显著且令人讨厌。将风扇驱动信号的变化率限制在一定限度以内(如1%每秒)会最大限度降低风扇控制的听觉效果。风扇速度同样改变了，但不会特别引人注意。

另外一个重要的设计因素是风扇控制策略。通常情况下，风扇在特定的温度门限以下关闭，当超过门限后开始低速旋转(例如全速度的40%)。当温度上升时，风扇驱动随温度线性增长，直至100%的驱动。最佳斜率依赖于系统要求。更大的斜率一定程度上可获得更稳定的芯片温度，但当功耗随时变化时，风扇速度的变化量更大。如果目标是高性能，则应该选择起始温度和斜率，以使风扇在晶片温度高到足以启动时钟节流之前达到全速运转。

风扇控制电路可以多种方式实现。具有多达5个测量通道的多种远端温度传感器可直接检测高速芯片的温度，并将温度数据传送给微处理器。具有多个风扇转速计监视通道的风扇速度调节器可对风扇RPM或电源电压提供可靠的控制，并可接受来自于外部微控制器的命令。为了降低成本和简化设计，单片封装内包含了温度测量和自动风扇控制的IC已有市售。传感器/控制器一般也包含了过温检测，可用于时钟节流或系统关断，因而可避免高速芯片因过热而灾难性损毁。

这种IC的例子有两个，一个是直流驱动，另一个是PWM驱动，如图1和2所示。图1中的IC远程检测温度并根据温度控制风扇速度。该芯片通过一个内部功率晶体管产生一个直流电源电压。图2中的IC具有类似功能，但通过一个外部晶体管以PWM波形来驱动风扇。两者都具备完整的热故障监测和过热输出，如果高速芯片太热可用来关断系统。


图1. 线性(直流输出)温度传感器和自动风扇速度控制器。根据高速芯片的温度自动控制风扇速度。风扇的转速计反馈允许风扇控制器直接调节风扇速度。系统关断输出防止高速芯片到达毁灭性温度。


图2. PWM输出的温度传感器和自动风扇速度控制器。根据温度来自动控制风扇速度。时钟节流和系统关断输出防止高速芯片达到毁灭性温度。将CRIT0和CRIT1管脚连接到电源或地可选择默认的关断温度门限，即使系统软件挂起时也能确保安全。

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