目前的PC和筆記型電腦處理器作業的速度愈來愈快，因為處理器在運行時會產生高溫，如果散熱功能不夠好，可靠性便會受到影響，甚至可能會燒毀。因此，電腦對散熱的需求也就變得愈來愈高。

本文將介紹使用LM86和少許外部元件所設計之一組精確的電熱器溫控電路。LM86晶片是一款用來監控筆記本電腦處理器溫度的積體電路，它利用一個晶片外的二極體（MMBT3904NPN電晶體）靠近發熱體，再利用LM86的內部線路來解讀二極體電流所代表的溫度，其溫度誤差不會超過(1℃。

這個準確度能確保筆記型電腦的散熱扇以最低的速度運轉，還將中央處理器的溫度保持在較低的水平，以免處理器的可靠性因長時間運作而受損，而且散熱扇的運轉速度較低，噪音也較小。

電路設計介紹

因為流經二極體的電流會隨二極體所在位置的溫度而改變，LM86晶片就是利用此特性感測溫度，先送出電流至二極體並讀回電流，其內部的ADC將讀到的值數位化之後儲存在暫存器中，通過SMBus即可隨時讀出溫度值。這顆晶片的出廠測試是在數位端完成的，使得其準確性高於傳統的熱敏電阻與ADC的搭配，而且整體的系統設計也較為簡化。LM86內部也建有比較器，通過SMBus可設定比較值；溫度一旦超過比較值，LM86便會發出中斷信號，本電路就是利用此功能來執行定溫控制。

如(圖一)所示，這款電路與許多傳統的閉環發熱系統相同，除了設有發熱器 (R1) 與發熱開關（Q2）之外，還設有決定發熱系統何時開關的恒溫器。恒溫器由 Q1 及 LM86 兩顆晶片組成，而 Q1 是一款當作二極體使用的 MMBT3904 NPN 電晶體，其電子特性與內置於 Intel 及 AMD 處理器的熱二極體大致相同。LM86 晶片可以利用兩組驅動電流將電晶體的基極射極接面壓降差數位化，從而測量 Q1 的溫度。取決於溫度的壓降差一旦確定，便可利用(公式一)準確計算溫度：

《公式一》

(公式一)內的 N 是兩條激發電流的比率，而剩下的參數全部都已知其數值。

這款電路採用 LM86 的漏極開路 ALERT 輸出驅動 Q2。LM86被設定在比較器的模式，而磁滯定在0℃。若溫度上升到超過 LM86 的設定極限時，Q2 會自動關閉，截斷 R1 的供電而停止加熱。當溫度下降至LM86設定極限時，Q2則會再度被打開，R1也會重新供電加熱，直到溫度再度過高為止。Q2 “關閉-打開”的持續迴圈可確保Q1 的接面溫度相等於設定的極限。在 H 區範圍之內，亦即以 R1 為中心點且包括 Q1 與氣流兩邊的等距範圍內，其溫度相當於 Q1 的溫度。

R1 的內部溫度與 Q1 之間若不能達到理想的熱耦合，控制系統便會出現滯後情況。當 R1 = 90Ω 且電阻耗散為最高功率時，則會產生過沖的現象。若將 R1 的電阻值提高至 200Ω，其最高功耗便會下降，有助減低過沖，可以進一步提高最後的準確度，確保溫度在 9 秒後可以穩定在 35.2℃ (0.5℃ 的水平。若選用阻抗太高的電阻 (R1 = 270Ω)，雖然可以避免過沖現象，但會大幅增加回應時間，電熱器的溫度便容易出現波動。

小結

這款晶片除了具備(0.75℃的準確度及0.125℃的分辨度、可提供緊急停機的報警（ALERT）輸出之外，還具備發熱所需一切功能，準確度也相當高，而且只需另外加設若干元件，因此可說是一款高性能的熱能監控電路。

《圖一　簡單而精確的點熱器溫控電路》

《圖二　不同R1情況下的滯後現象》

(作者為美國國家半導體亞太區市場經理)