系統(tǒng)管理微控制器有效降低企業(yè)級設備的功耗和降溫成本

Maxim Integrated Products推出具有6路溫度測量通道和六路閉環(huán)風扇控制通道的系統(tǒng)管理微控制器MAX31782。MAX31782通過監(jiān)測系統(tǒng)中多點的溫度，允許企業(yè)級系統(tǒng)設計人員實施高精度區(qū)域降溫方案。這種方式可以單獨調節(jié)每個風扇的轉速，為每個區(qū)域提供所需的精確降溫值，從而大大降低了系統(tǒng)功耗和降溫成本。此外，該技術還具有降低風扇磨損以提高可靠性、補償由于灰塵堆積造成的風扇轉速變化以及降低噪聲等優(yōu)勢。

MAX31782的全C語言編程方案使系統(tǒng)設計人員能夠快速、方便地為服務器、網(wǎng)絡交換機和路由器、基站等復雜系統(tǒng)中的精確區(qū)域降溫定制算法。

隨著對計算和存儲容量需求的不斷提高，數(shù)據(jù)中心的能效已成為公共政策關注的重要問題。美國環(huán)保署（EPA）估計2006年數(shù)據(jù)中心能耗占到美國電力消耗的1.5%，預計到2011年這個數(shù)據(jù)將翻一番，屆時需增建10座發(fā)電廠。提高數(shù)據(jù)中心的能效有助于避免上述基礎設施的建設花費，同時也大大降低了終端用戶的電費支出。

企業(yè)級設備的絕大多數(shù)能耗以熱量的形式耗散，這就對熱管理提出了很高的要求，尤其是在刀片服務器等高電源密度的系統(tǒng)中。事實上，目前大多數(shù)數(shù)據(jù)中心沒有達到最大的服務器密度，因為它們無法管理如此高密度系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。

大多數(shù)系統(tǒng)中存在的普遍問題是熱監(jiān)測技術的精度不高，相應地風扇的轉速遠遠高于使系統(tǒng)處于最佳熱性能時所需的轉速。而通過監(jiān)測系統(tǒng)多點溫度，企業(yè)級系統(tǒng)設計人員能夠使用多通道風扇控制器IC進行精確的區(qū)域降溫。這種方法根據(jù)每個區(qū)域不斷變化的散熱需求動態(tài)調節(jié)每個降溫風扇的轉速，從而有效降低了功耗。

風扇功耗近似等于其轉速的平方值，因此風扇轉速降低30%即可實現(xiàn)50%的功耗降幅。功耗的降低可極大地節(jié)省終端用戶的開支，同時從整體上減少數(shù)據(jù)中心占用環(huán)境的面積。傳統(tǒng)的實現(xiàn)區(qū)域降溫的電路需要使用一個微控制器和一個外部多通道溫度傳感器。與這種多芯片方案相比，MAX31782能夠節(jié)省55%的電路板空間和至少25%的成本。

此外，Maxim的方案還具有更高的精度。器件具有6路、12位模數(shù)轉換器（ADC），溫度檢測模擬前端（AFE）可直接連接至熱二極管。AFE的分辨率為0.125°C，能夠抵消整個外部二極管電路的串聯(lián)電阻，并可配置理想因數(shù)以實現(xiàn)最高的溫度測量精度。

MAX31782可以直接連接至多達6個遠端熱二極管，這些二極管通常集成在CPU、FPGA和ASIC IC中。利用片內(nèi)主機I2C接口，可以采用外部數(shù)字溫度IC（如Maxim的高精度DS7505）監(jiān)測更多的溫度點。MAX31782根據(jù)獲取的溫度信息控制多達6個降溫風扇，每個風扇具有獨立的16位PWM輸出和定時器/轉速計輸入。器件可構建完備的多風扇閉環(huán)控制系統(tǒng)，以最低的風扇能耗實現(xiàn)精確的區(qū)域降溫。

MAX31782基于16位MAXQ RISC微控制器內(nèi)核，32 KB可重復編程閃存和1 KB RAM提供了充足的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。MAXQ的IAR Embedded Workbench支持C語言和匯編編程，現(xiàn)提供免費評估器件的限時或限代碼版本。該工具還可通過MAX31782集成的JTAG兼容調試端口實現(xiàn)在電路閃存編程和代碼調試。

MAX31782采用6 mm×6 mm、40引腳TQFN封裝，工作在-40～+85°C擴展級溫度范圍。