SMSC EMC2112
DATASHEET
Revision 0.88 (11-20-09)
Datasheet
PRODUCT FEATURES
EMC2112
RPM-Based Linear Fan
Controller with Hardware
Thermal Shutdown
General Description
The EMC2112 is an SMBus, closed-loop, RPM-based
fan driver with hardware (HW) thermal shutdown and
reset controller. The EMC2112 offers a single High Side
fan driver capable of sourcing up to 600mA from a 5V
supply.
The EMC2112 utilizes Beta Compensation (an
implementation of the BJT or transistor model for
thermal diodes) and Resistance Error Correction (REC)
t o a c c u r a t e l y m o n i t o r u p t o t h r e e ( 3 ) e x t e r n a l
temperature zones. These features allow great accuracy
for CPU substrate thermal diodes on multiple process
geometries as well as with discrete diode-connected
transistors. Both Beta Compensation and REC can be
disabled on the EMC2112 to maintain accuracy when
monitoring AMD thermal diodes.
The EMC2112 provides a stand-alone HW thermal
shutdown block. The HW thermal shutdown logic can be
configured for a few common configurations based on
the strapping level of the SHDN_SEL pin on the PCB.
The HW thermal shutdown point can be set in 1°C
increments by using a discrete resistor connected to the
TRIP_SET pin.
The EMC2112 also provides 5V supply ‘power good’
function with a threshold of 4.5V. This function is
provided on the RESET pin.
Applications
Notebook Computers
Desktop Computers
Embedded Applications
Features
Closed-Loop RPM-Based Fan Controller
—
1% accuracy with external clock input
—
3% accuracy with internal clock
—
Internal clock can be used as a source
—
Aging fan detection
Integrated Linear Fan Driver
—
600mA drive capability
HW Thermal Shutdown (SYS_SHDN)
—
1
°C incremental set points for thermal shutdown
—
Cannot be disabled by software
Provides Reset Function (RESET) On 5V Supply
Up to Three (3) Remote Thermal Zones
—
±1°C accuracy (60°C to 100°C)
—
0.125
°C resolution
—
Designed to support 45nm, 65nm, and 90nm CPU
Diodes using BJT and transistor model
—
Eliminates temperature offset due to series resistance
from PCB traces and thermal ‘Diode’
Operates From Single 3.0 - 3.6V Supply
—
5V supply for linear fan driver and reset generator
SMBus 2.0 and I
2
C compatible
—
User selectable SMBus address using pull-up resistor
on ADDR_SEL pin
—
Supports Block Read and Write functionality
Available in 20-pin, 4x4 QFN Lead-free RoHS
Compliant package
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
Datasheet
Revision 0.88 (11-20-09)
2
SMSC EMC2112
DATASHEET
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REEL SIZE IS 4,000 PIECES
This product meets the halogen maximum concentration values per IEC61249-2-21
For RoHS compliance and environmental information, please visit
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such as application notes, anomaly sheets, and design guidelines.
ORDERING NUMBER
PACKAGE
FEATURES
EMC2112-BP-TR
20-pin QFN 4mm x 4mm
(Lead-Free RoHS
compliant)
Three External Diodes. High Side Fan driver
w/ RPM based Fan Speed Control algorithm.
Reset generator. Hardware set critical
temperature limit
ORDERING INFORMATION:
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
Datasheet
SMSC EMC2112
3
Revision 0.88 (11-20-09)
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Table of Contents
Chapter 1
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Chapter 2
Pin Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1
Pin Layout for EMC2112. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2
Pin Description for EMC2112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Chapter 3
Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.2
Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.3
SMBus Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Chapter 4
System Management Bus Interface Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1
System Management Bus Interface Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1.1
SMBus Start Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1.2
SMBus Address and RD / WR Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.1.3
SMBus Data Bytes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.4
SMBus ACK and NACK Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.5
SMBus Stop Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.6
SMBus Time-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1.7
SMBus and I
2
C Compliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2
SMBus Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2.1
Write Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2.2
Read Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2.3
Send Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2.4
Receive Byte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.2.5
Block Write Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.6
Block Read Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.7
Alert Response Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Chapter 5
General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.1
Fan Control Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2
RPM-Based Fan Speed Control Algorithm (FSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.1
Programming the RPM-Based Fan Speed Control Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.3
Tachometer Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.3.1
Stalled Fan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.3.2
Aging Fan or Invalid Drive Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.3.3
Clock Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.4
Spin Up Routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.5
Ramp Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.5.1
Temperature Bypass of Ramp Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.6
Watchdog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.6.1
Power Up Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.6.2
Continuous Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.7
High Side Fan Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.7.1
Overcurrent Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.8
Internal Thermal Shutdown (TSD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.9
Critical/Thermal Shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.9.1
TRIP_SET Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.9.2
SHDN_SEL Pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.9.3
Internal HW_SHDN Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.10
5V Reset Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
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5.11
Temperature Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.11.1
Dynamic Averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.11.2
Resistance Error Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.11.3
Beta Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.11.4
Digital Averaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.12
Diode Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.12.1
Diode Faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Chapter 6
Register Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1
Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.1.1
Lock Entries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.2
Temperature Data Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
6.3
Critical/Thermal Shutdown Temperature Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6.4
TripSet Voltage Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.5
Ideality Factor Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.6
Beta Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.7
REC Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.8
Critical Temperature Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.9
Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.10
Configuration 2 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.11
Interrupt Status Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.12
Error Status Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.12.1
Tcrit Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.13
Fan Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.14
Interrupt Enable Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.15
Fan Interrupt Enable Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.16
Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.17
Fan Setting Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.18
Fan Configuration 1 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.19
Fan Configuration 2 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.20
Gain Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.21
Fan Spin Up Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.22
Fan Max Step Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.23
Fan Minimum Drive Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.24
Valid TACH Count Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.25
Fan Drive Fail Band Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.26
TACH Target Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.27
TACH Reading Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.28
Software Lock Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.29
Product Features Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.30
Product ID Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.31
Manufacturer ID Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6.32
Revision Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Chapter 7
Typical Operating Curves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Chapter 8
Package Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.1
EMC2112 Package Drawings - 20-Pin QFN 4mm x 4mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.2
Package Marking Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Chapter 9
Datasheet Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
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5
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List of Figures
Figure 1.1 EMC2112 Block Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Figure 2.1 EMC2112 Pin Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 4.1 SMBus Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 5.1 EMC2112 System Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figure 5.2 Spin Up Routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 5.3 Ramp Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 5.4 EMC2112 Critical/Thermal Shutdown Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 5.5 HW_SHDN Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 5.6 5V Reset Controller Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 5.7 Diode Connections. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figure 8.1 EMC2112 Package Drawing - 20-Pin QFN 4mm x 4mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figure 8.2 EMC2112 Package Dimensions and Notes - 20-Pin QFN 4mm x 4mm . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Figure 8.3 EMC2112 PCB Footprint - 20-Pin QFN 4mm x 4mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Figure 8.4 EMC2112 Package Markings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
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List of Tables
Table 2.1 Pin Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Table 2.2 Pin Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 3.1 Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 3.2 Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 3.3 SMBus Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table 4.1 ADDR_SEL Pin Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Table 4.2 Protocol Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 4.3 Write Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 4.4 Read Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 4.5 Send Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 4.6 Receive Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 4.7 Block Write Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 4.8 Block Read Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 4.9 Alert Response Address Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 5.1 Fan Controls Active for Operating Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 5.2 TRIP_SET Resistor Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 5.3 SHDN_SEL Pin Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 5.4 Dynamic Averaging Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 6.1 EMC2112 Register Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 6.2 Temperature Data Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 6.3 Temperature Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 6.4 Critical/Thermal Shutdown Temperature Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 6.5 Critical / Thermal Shutdown Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 6.6 TripSet Voltage Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 6.7 Ideality Factor Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 6.8 Ideality Factor Look-Up Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 6.9 Substrate Diode Ideality Factor Look-Up Table (BJT Model) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 6.10 Beta Configuration Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 6.11 Beta Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 6.12 REC Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 6.13 Tcrit Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 6.14 Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Table 6.15 Configuration 2 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Table 6.16 Fault Queue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 6.17 Conversion Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 6.18 Interrupt Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 6.19 Error Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Table 6.20 Fan Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Table 6.21 Interrupt Enable Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Table 6.22 Fan Interrupt Enable Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 6.23 Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 6.24 Fan Setting Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 6.25 Fan Configuration 1 Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Table 6.26 Range Decode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 6.27 Minimum Edges for Fan Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 6.28 Update Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 6.29 Fan Configuration 1 Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 6.30 Derivative Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 6.31 Error Range Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 6.32 Gain Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 6.33 Gain Decode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 6.34 Fan Spin Up Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
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SMSC EMC2112
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Table 6.35 DRIVE_FAIL_CNT[1:0] Bit Decode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 6.36 Spin Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 6.37 Spin Time. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 6.38 Fan Max Step Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 6.39 Minimum Fan Drive Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 6.40 Valid TACH Count Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 6.41 Fan Drive Fail Band Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 6.42 TACH Target Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 6.43 TACH Reading Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 6.44 Software Lock Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Table 6.45 Product Features Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 6.46 ADDR_SEL Pin Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 6.47 SHDN_CH Pin Configuration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 6.48 Product ID Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 6.49 Manufacturer ID Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 6.50 Revision Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 9.1 Customer Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
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Chapter 1 Block Diagram
Figure 1.1 EMC2112 Block Diagram
Analog
Mux
External
Temp
Diodes
Internal
Temp
Diode
11 bit
Σ Δ
ADC
Ext. Temp Registers
Register
Set and
Logic
DP1
SMCLK
SMDATA
Ext Temp
Limit
Registers
ALERT
Voltage Reading
DN1
DP2 / DN3
DN2 / DP3
TRIP_SET
Critical / Thermal
Shutdown Logic
High Side
Fan Driver
8-bit DAC
FAN (
2
)
VDD_5V (
2
)
SMBus
Slave
Protocol
SYS_
S
H
D
N
Bandgap
Reference
Automatic
Fan Control
Algorithm
TACH
Monitor
Reset
Generator
RE
S
E
T
TAC
H
Voltage ->
Temperature
Converison
VD
D
_3V
VDD_5V
ADDR_SEL
SHDN_SEL
CL
K
Anti-
parallel
Diode
RPM-Based Linear Fan Controller with Hardware Thermal Shutdown
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SMSC EMC2112
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Chapter 2 Pin Layout
2.1
Pin Layout for EMC2112
2.2
Pin Description for EMC2112
Figure 2.1 EMC2112 Pin Diagram
Table 2.1 Pin Description
PIN
NAME
FUNCTION
TYPE
1
VDD_3V
3.3V Supply Voltage
Power
2
DN1
Negative (cathode) Analog Input for External
Diode 1
AIO
3
DP1
Positive (anode) Analog Input for External Diode
1
AIO
4
DN2 / DP3
Negative (cathode) Analog Input for External
Diode 2 and Positive (anode) Analog Input for
External Diode 3
AIO
1
2
3
4
6
7
8
9
5
10
15
14
13
12
20
19
18
17
11
16
EMC2112
20-pin
QFN 4mm x
4mm
GND
DN1
DP1
VDD_3V
DN2 / DP3
DP2 / DN3
TRIP_SET
SHDN
_SEL
SMDATA
ALERT
R
ESET
GND
CLK
SMCLK
VDD
_
5V
VDD
_
5V
FAN
FAN
TACH
S
YS_S
HDN
ADDR
_SEL
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The pin type are described in
Table 2.2
. All pins labeled with (5V) are 5V tolerant.
5
DP2 / DN3
Positive (anode) Analog Input for External Diode
2 and Negative (cathode) Analog Input for
External Diode 3
AIO
6
SHDN_SEL
Determines HW Shutdown temperature channel
DIT
7
TRIP_SET
Voltage input to determine HW Shutdown
threshold temperature
AIO
8
SYS_SHDN
Active low Critical System Shutdown output
OD (5V)
9
RESET
Push-Pull, active low reset output
DO
10
ADDR_SEL
Selects SMBus Address
DIT
11
CLK
Tachometer clock input
DI (5V)
Tachometer clock output
DO
12
ALERT
Open drain, active low interrupt. Requires
external pull-up resistor
OD (5V)
13
GND
Ground Connection
Power
14
SMDATA
SMBus data input/output - requires external pull-
up resistor
DIOD (5V)
15
SMCLK
SMBus clock input - requires external pull-up
resistor
DI (5V)
16
VDD_5V
5V supply input for the linear fan driver. Both
VDD_5V pins should be connected to same 5V
supply.
Power
17
FAN
Linear fan drive signal. Both FAN pins should be
connected together.
AO
18
FAN
Linear fan drive signal. Both FAN pins should be
connected together.
AO
19
VDD_5V
5V supply input for the linear fan driver. Both
VDD_5V pins should be connected to same 5V
supply.
Power
20
TACH
Tachometer input from Fan
DI (5V)
Table 2.2 Pin Types
PIN TYPE
DESCRIPTION
Power
This pin is used to supply power or ground to the device.
DI
Digital Input - this pin is used as a digital input. This pin is
5V tolerant.
AO
Analog Output - this pin is used as an output for analog
signals.
AIO
Analog Input / Output - this pin is used as an I/O for analog
signals.
Table 2.1 Pin Description (continued)
PIN
NAME
FUNCTION
TYPE