剖析CPU温度监控技术

技术分类: 微处理器与DSP  消费电子设计  | 2006-10-08
作者:安徽财经大学 陈忠民


表面温度的时间滞后特性

                                                        图2 表面温度的时间滞后特性

       为了解决热敏电阻无法测量C

PU核心真实温度的问题,Intel在Pentium Ⅱ和Celeroncpu中植入了热敏二极管(Thermal Diode,或简称作Thermodiode)直接测量CPU核心温度,开创了半导体测温技术的先河。此后的Pentium Ⅲ和Pentium 4芯片中都植入了热敏二极管,AMD在Athlon和DuronCPU中也植入了热敏二极管。现在许多主板都在监控芯片内设置有热敏二极管,用于检测芯片所在位置的环境温度。

       (小知识∶如何知道BIOS或测试软件显示的CPU温度是表面温度还是核心温度?)

       就目前来看,无论使用Intel还是AMD的CPU,已很少使用热敏电阻测量CPU表面温度了,所以BIOS与检测软件所显示的CPU温度都是指CPU的核心温度。而在Pentium Ⅱ以前,CPU温度通常是指表面温度;Pentium Ⅱ及以后的CPU内都集成有热敏二极管,所测量温度就是核心温度。不过,在过渡期内许多主板上仍在CPU插座下面保留了热敏电阻,这样就同时能检测到两个不同的CPU温度值,通常BIOS中显示的是CPU的外部温度,而检测软件所测试的是核心温度。

       热敏二极管又叫热敏PN结(Thermal PN junction),基于硅基PN结正向电压和温度的关系,其测温范围在-55℃~+150℃之间。与热敏电阻一样,热敏二极管属于变阻器件,其等效电阻值是由其工作温度所决定。

       二、温度监控:从单纯显示到温度监控

      
在热敏电阻为主要测温手段时期,测得的CPU表面温度经放大器将微弱信号放大后经A/D转换,将模拟信号转换成数字信号后再通过数据线发送给BIOS芯片(如图3),数据进入BIOS芯片后,BIOS或监控软件就能在屏幕上显示了。

 温度信号处理电路

                                                       图3  温度信号处理电路

       温度显示系统是一种被动的体系,无法对温度进行调节。一旦测得CPU温度超出设定温度,电脑可以发出声光报警,以提醒电脑用户进行人为干预。这种系统用于目前发热量大的CPU基本上没有安全可言。如果散热系统发生问题后,没等用户反应过来,CPU就已经烧毁了。因此,Intel提出了温度监控的概念,让系统具有自我调控能力,一旦CPU温度超出所设定的极限温度,系统将通过降低供电电压、降低芯片工作频率和加强冷却等手段进行主动降温,甚至自动关机,以确保CPU安全。

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