Couverture ElectroniqueS n°127

Profitant des plus récentes évolutions des techniques d'intégration des fabricants de puces, les circuits de mesure de température disposent aujourd'hui de tous les atouts technologiques et financiers pour s'imposer dans bon nombre d'applications à fort volume. Alors que la gestion de l'énergie est plus que jamais au c&oelig;ur des préoccupations des fabricants de semiconducteurs, le contrôle précis de la température ambiante ou des circuits eux-mêmes s'avère de plus en plus nécessaire, motivé par cette course aux performances qui pousse le matériel dans ses limites de fonctionnement. Il est des composants qui sont tout particulièrement exposés, comme les modules SIMM ou les contrôleurs graphiques embarqués dans nos PC et ordinateurs portables. C'est en réponse à ce besoin que l'offre constructeurs s'étoffe de composants dédiés à cet usage, par exemple pour surveiller les Dram DDR2 et DDR3, ces puces qui se révèlent fortement sollicitées à l'usage, et dont la montée en température incontrôlée se conclut par la destruction de la mémoire si aucune régulation n'est mise en &oelig;uvre.Bien que vitale pour ce type d'application, la supervision thermique doit se faire d'autant plus discrète que les systèmes à surveiller sont de plus en plus souvent contraints à une miniaturisation poussée. Pour en revenir au contexte de notre module mémoire SIMM, le capteur de température doit être aussi petit que possible, pour trouver place sur le même circuit imprimé. Il est idéalement peu gourmand en énergie, fonctionne sans composants annexes et est assez intelligent pour gérer des seuils thermiques programmables auxquels des alarmes s'activent. Enfin, il transmet sur une liaison série la mesure effectuée.On peut même étendre le besoin à gérer non seulement une prise de température locale – du boîtier du circuit de mesure lui-même – mais aussi plusieurs éléments sensibles, disposés dans l'ensemble du système à surveiller, ainsi que les organes de refroidissement de façon complètement autonome. De cette manière, plus la puce de température en fait, moins le c&oelig;ur du système doit sacrifier de ses performances pour cette tâche secondaire aussi importante soit-elle.Des facteurs d'erreurs multiples mais compensablesA noter également que ces circuits peuvent multiplexer un grand nombre de capteurs, un local, au c&oelig;ur même du boîtier, et un à plusieurs déportés. On assiste là à une centralisation dans un seul circuit de toute la gestion de la température, et c'est ce qui fait une grande partie de l'intérêt de ces composants numériques. Ils peuvent même gérer de façon autonome des ventilateurs de refroidissement, déchargeant complètement le microprocesseur de toute tâche ingrate.Concernant les diodes thermiques distantes, il est bon de prendre en compte certaines dérives sur la mesure qu'elles peuvent impliquer… Ou dont elles peuvent affranchir la valeur de température relevée. En effet, un circuit intégrant sa sonde sur la même puce va consommer de l'énergie, d'autant plus qu'il sera complexe et qu'il réalisera beaucoup d'opérations par unité de temps. Ainsi, il produira un échauffement intrinsèque, introduisant une surestimation de la température ambiante qu'il conviendra de ne pas négliger.Quand le capteur de température est déporté, ce phénomène n'a plus d'impact sur la mesure. Par contre, d'autres aspects parasites apparaissent. Tout d'abord, la distance entre la puce de mesure et le capteur, qui se caractérise par une résistance série. Ensuite, le facteur de diode non idéale, connu aussi sous le nom de facteur K ou facteur n, qui dépend de la technologie de la jonction. Le tableau ci-dessous illustre ce propos en mentionnant les caractéristiques parasites de quelques composants intégrant une diode thermique, ou étant utilisé en tant que telle.Les puces de mesure sont généralement adaptées pour un type précis de diode thermique. Selon le fabricant américain Andigilog, une variation de ± 1 % du facteur K apporte une variation de température mesurée à 0°C de ± 2,7°C, alors qu'une résistance série totale de 10 O aura pour effet un décalage de près de 4°C. Ainsi, nul besoin de s'étonner de vastes erreurs de mesure absolue même si la précision du circuit mis en &oelig;uvre peut se vanter d'être inférieure au degré, dans l'éventualité où on aurait oublié de prendre en compte les facteurs de dérives énoncés plus haut. Heureusement, ces variations sont modélisables et peuvent être corrigées par le processeur, au prix d'un bout de logiciel dédié, ou directement dans certains circuits de température qui peuvent embarquer des registres de compensation paramétrables.Et parce que la supervision n'est pas juste une question de température, il n'est pas rare de trouver des circuits disposant de fonctionnalités de surveillance d'une à plusieurs tensions préconfigurées, en général aux valeurs typiques qu'on peut trouver dans une unité centrale d'ordinateur. Ils disposent également d'au moins une voie de mesure de tension paramétrable par l'utilisateur (Andigilog, NXP). L'article suivant se propose d'apporter quelques informations utiles sur leur bon emploi dans une application.

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