EMC6D103S Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features Data Sheet - SMSC

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

Revision 0.2  (09-25-07) 

Datasheet

PRODUCT FEATURES

EMC6D103S   

Fan Control Device with 

High Frequency PWM 

Support and Hardware 

Monitoring Features

„

3.3 Volt Operation (5 Volt Tolerant Input Buffers)

„

SMBus 2.0 Compliant Interface (Fixed, not 

Discoverable) with Three Slave Address Options

„

Fan Control

— PWM (Pulse width Modulation) Outputs (3) 
— Fan Tachometer Inputs (4)
— Programmable automatic fan control based on 

temperature

— Backwards compatible with fans requiring lower 

frequency PWM drive

— High frequency fan support for 4 wire fans
— One fan can be controlled from as many as 3 

temperature zones

— Fan ramp rate control for acoustic noise reduction

„

Power Savings Modes

— Two monitoring modes: continuous or cycling (for power 

savings)

— Two low power modes when monitoring if off: Sleep and 

Shutdown

„

Temperature Monitor

— Monitoring of Two Remote Thermal Diodes (+/- 3 deg 

C accuracy)

— Internal Ambient Temperature Measurement
— Limit Comparison of all Monitored Values
— Interrupt Pin for out-of-limit Temperature Indication

„

Voltage Monitor

— Monitors VCC and VCCP
— Limit Comparison of all Monitored Values
— Interrupt Pin for out-of-limit Voltage Indication

„

5 VID (Voltage Identification) Inputs

„

XOR Tree Test Mode

„

24-Pin SSOP Lead-free RoHS Compliant Package

ORDER NUMBERS:

EMC6D103S-CZC FOR 24 PIN, SSOP LEAD-FREE ROHS COMPLIANT PACKAGE

EMC6D103S-CZC-TR FOR 24 PIN, SSOP LEAD-FREE ROHS COMPLIANT PACKAGE (TAPE AND REEL)

EVALUATION BOARD IS AVAILABLE

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

Revision 0.2  (09-25-07)

2

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

80 ARKAY DRIVE, HAUPPAUGE, NY 11788 (631) 435-6000, FAX (631) 273-3123

Copyright © 2007 SMSC or its subsidiaries. All rights reserved.
Circuit diagrams and other information relating to SMSC products are included as a means of illustrating typical applications. Consequently, complete information sufficient for
construction purposes is not necessarily given. Although the information has been checked and is believed to be accurate, no responsibility is assumed for inaccuracies. SMSC
reserves the right to make changes to specifications and product descriptions at any time without notice. Contact your local SMSC sales office to obtain the latest specifications
before placing your product order. The provision of this information does not convey to the purchaser of the described semiconductor devices any licenses under any patent
rights or other intellectual property rights of SMSC or others. All sales are expressly conditional on your agreement to the terms and conditions of the most recently dated
version of SMSC's standard Terms of Sale Agreement dated before the date of your order (the "Terms of Sale Agreement"). The product may contain design defects or errors
known as anomalies which may cause the product's functions to deviate from published specifications. Anomaly sheets are available upon request. SMSC products are not
designed, intended, authorized or warranted for use in any life support or other application where product failure could cause or contribute to personal injury or severe property
damage. Any and all such uses without prior written approval of an Officer of SMSC and further testing and/or modification will be fully at the risk of the customer. Copies of
this document or other SMSC literature, as well as the Terms of Sale Agreement, may be obtained by visiting SMSC’s website at http://www.smsc.com. SMSC is a registered
trademark of Standard Microsystems Corporation (“SMSC”). Product names and company names are the trademarks of their respective holders. 
SMSC DISCLAIMS AND EXCLUDES ANY AND ALL WARRANTIES, INCLUDING WITHOUT LIMITATION ANY AND ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, TITLE, AND AGAINST INFRINGEMENT AND THE LIKE, AND ANY AND ALL WARRANTIES ARISING FROM ANY COURSE
OF DEALING OR USAGE OF TRADE. IN NO EVENT SHALL SMSC BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INCIDENTAL, INDIRECT, SPECIAL, PUNITIVE, OR CONSEQUENTIAL
DAMAGES; OR FOR LOST DATA, PROFITS, SAVINGS OR REVENUES OF ANY KIND; REGARDLESS OF THE FORM OF ACTION, WHETHER BASED ON CONTRACT;
TORT; NEGLIGENCE OF SMSC OR OTHERS; STRICT LIABILITY; BREACH OF WARRANTY; OR OTHERWISE; WHETHER OR NOT ANY REMEDY OF BUYER IS HELD
TO HAVE FAILED OF ITS ESSENTIAL PURPOSE, AND WHETHER OR NOT SMSC HAS BEEN ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGES.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

SMSC EMC6D103S

3

Revision 0.2  (09-25-07)

DATASHEET

Table of Contents

Chapter 1 General Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Chapter 2 Pinout  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1

EMC6D103S Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Chapter 3 Pin Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1

Pin Functions for EMC6D103S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2

Buffer Type Description  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.3

3.3V Operation, 5V Tolerance  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Chapter 4 Operational Description  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4.1

Maximum Guaranteed Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4.2

Ratings for Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Chapter 5 SMBus Interface  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.1

Slave Address. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.2

Slave Bus Interface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.3

Bus Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.4

Invalid Protocol Response Behavior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.4.1

Undefined Registers  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.5

General Call Address Response  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.6

Slave Device Time-Out. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.7

Stretching the SCLK Signal  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.8

SMBus Timing  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.9

Bus Reset Sequence  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.10 SMBus Alert Response Address  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Chapter 6 Hardware Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.1

Input Monitoring  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.2

Resetting the EMC6D103S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.2.1

Power-On Reset  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.2.2

Soft Reset (Initialization) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.3

Monitoring Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3.1

Continuous Monitoring Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

6.3.2

Cycle Monitoring Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

6.4

Interrupt Status Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.4.1

Diode Fault  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

6.5

Interrupt Pin  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.6

Low Power Modes  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.6.1

Sleep Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.6.2

Shutdown Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.7

Analog Voltage Measurement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.8

Voltage ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.9

Temperature Measurement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.9.1

Internal Temperature Measurement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.9.2

External Temperature Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

6.9.3

Temperature Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.10 Thermal Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Chapter 7 Fan Control  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7.1

General Description  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

Revision 0.2  (09-25-07)

4

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

7.1.1

Limit and Configuration Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7.1.2

Device Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

7.1.3

PWM Fan Speed Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

7.1.4

Fan Speed Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

7.1.5

Linking Fan Tachometers to PWMs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Chapter 8 Register Set. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

8.1

Undefined Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

8.2

Defined Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8.2.1

Registers 20-24h: Voltage Reading. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

8.2.2

Registers 25-27h: Temperature Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

8.2.3

Registers 28-2Fh: Fan Tachometer Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

8.2.4

Registers 30-32h: Current PWM Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

8.2.5

Register 3Eh: Company ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.2.6

Register 3Fh: Version / Stepping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.2.7

Register 40h: Ready/Lock/Start Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

8.2.8

Register 41h: Interrupt Status Register 1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

8.2.9

Register 42h: Interrupt Status Register 2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.2.10

Register 43h: VID  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

8.2.11

Registers 44-4Dh: Voltage Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8.2.12

Registers 4E-53h: Temperature Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8.2.13

Registers 54-5Bh: Fan Tachometer Low Limit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

8.2.14

Registers 5C-5Eh: PWM Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.2.15

Registers 5F-61h: Zone Temperature Range, PWM Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

8.2.16

Register 62h, 63h: PWM Ramp Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

8.2.17

Registers 64-66h: Minimum PWM Duty Cycle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

8.2.18

Registers 67-69h: Zone Low Temperature Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

8.2.19

Registers 6A-6Ch: Absolute Temperature Limit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

8.2.20

Register 6F: XOR Test Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

8.2.21

Register 7Ch: Special Function Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

8.2.22

Register 7Eh: Interrupt Enable 1 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

8.2.23

Register 7Fh: Configuration Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

8.2.24

Register 80h: Interrupt Enable 2 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

8.2.25

Register 81h: TACH_PWM Association Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

8.2.26

Register 82h: Interrupt Enable 3 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

8.2.27

Registers 85h-88h:  A/D Converter LSbs Registers  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

8.2.28

Registers 90h-93h: TachX Option Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

8.2.29

Registers 94h-96h: PWMx Option Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Chapter 9 Timing Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

9.1

PWM Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

9.2

SMBus Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Chapter 10 Mechanical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Appendix A ADC Voltage Conversion  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Appendix B Example Fan Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

SMSC EMC6D103S

5

Revision 0.2  (09-25-07)

DATASHEET

List of Figures

Figure 2.1 EMC6D103S 24 Pin SSOP Pinout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 5.1 Address Selection on EMC6D103S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 6.1 Interrupt Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 7.1 Automatic Fan Control Flow Diagram  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figure 7.2 Automatic Fan Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Figure 7.3 Spin Up Reduction Enabled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 7.4 Illustration of PWM Ramp Rate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 7.5 PWM and Tachometer Concept. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figure 8.1 Fan Activity Above Low Temp Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figure 9.1 PWMx Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Figure 9.2 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Figure 10.1 24-Pin SSOP Package Outline, 0.150” Wide Body, 0.025” Pitch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Figure B.1 Fan Drive Circuitry (Apply to PWM Driving Two Fans)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Figure B.2 Fan Drive Circuitry (Apply to PWM Driving One Fan)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Figure B.3 Fan Tachometer Circuitry (Apply to Each Fan) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Figure B.4 Remote Diode (Apply to Remote2 Lines). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Figure B.5 Suggested Minimum Track Width and Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

Revision 0.2  (09-25-07)

6

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

List of Tables

Table 3.1 Pin Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 3.2 Buffer Type Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Table 5.1 SMBus Slave Address Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Table 5.2 SMBus Write Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 5.3 SMBus Read Byte Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 5.4 Modified SMBus Receive Byte Protocol Response to ARA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 6.1 AVG[2:0] Bit Decoder  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 6.2 Conversion Cycle Timing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Table 6.3 ADC Conversion Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Table 6.4 Low Power Mode Control Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 6.5 Min/Max ADC Conversion Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 6.6 Temperature Data Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 7.1 PWM Ramp Rate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 7.2 Minimum RPM Detectable Using 3 Edges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 7.3 Minimum RPM Detectable Using 2 Edges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Table 8.1 Register Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Table 8.2 Registers 20-24h: Voltage Reading. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 8.3 Voltage vs. Register Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 8.4 Registers 25-27h: Temperature Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 8.5 Temperature vs. Register Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 8.6 Registers 28-2Fh: Fan Tachometer Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Table 8.7 Registers 30-32h: Current PWM Duty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Table 8.8 PWM Duty vs Register Reading  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 8.9 Register 3Eh: Company ID  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 8.10 Register 3Fh: Version / Stepping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 8.11 Register 40h: Ready/Lock/Start Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 8.12 Ready/Lock/Start Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Table 8.13 Register 41h: Interrupt Status Register 1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 8.15 Register 42h: Interrupt Status Register 2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 8.17 Register 43h: VID  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Table 8.18 Registers 44-4Dh: Voltage Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table 8.20 Registers 4E-53h: Temperature Limit Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table 8.21 Temperature Limits vs. Register Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Table 8.22 Registers 54-5Bh: Fan Tachometer Low Limit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Table 8.23 Registers 5C-5Eh: PWM Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Table 8.24 Fan Zone Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Table 8.25 Fan Spin-Up Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Table 8.26 Registers 5F-61h: Zone Temperature Range, PWM Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Table 8.27 Register Setting vs. PWM Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Table 8.28 Register Setting vs. Temperature Range  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Table 8.29 Register 62h, 63h: Min/Off, PWM Ramp Rate Control  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Table 8.30 PWM Ramp Rate Control  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Table 8.31 Registers 64-66h: Minimum PWM Duty Cycle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Table 8.32 PWM Duty vs. Register Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Table 8.33 Registers 67-69h: Zone Low Temperature Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Table 8.34 Temperature Limit vs. Register Setting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Table 8.35 Registers 6A-6Ch: Absolute Temperature Limit  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Table 8.36 Absolute Limit vs. Register Setting  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Table 8.37 Register 6F: XOR Test Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Table 8.38 Register 7Ch: Special Function Register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Table 8.40 AVG[2:0] Bit Decoder  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Table 8.41 Register 7Eh: Interrupt Enable 1 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

SMSC EMC6D103S

7

Revision 0.2  (09-25-07)

DATASHEET

Table 8.43 Register 7Fh: Configuration Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Table 8.45 Register 80h: Interrupt Enable 2 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Table 8.47 Register 81h: TACH_PWM Association Register  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Table 8.50 Register 82h: Interrupt Enable 3 Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Table 8.52 Registers 85h-88h:  A/D Converter LSbs Registers  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Table 8.54 Registers 94h-96h: PWMx Option Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Table 9.1 Timing for PWM[1:3] Outputs  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Table 9.2 SMBus Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Table 10.1 24-Pin SSOP Package Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Table A.1 Analog-to-Digital Voltage Conversions for Hardware Monitoring Block. . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

Revision 0.2  (09-25-07)

8

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

Chapter 1 General Description

The 

EMC6D103S

 is an environmental monitoring device with automatic fan control capability. This ACPI

compliant device provides hardware monitoring for up to fivevoltages and three thermal zones,
measures the speed of up to four fans, and controls the speed of multiple DC fans using Pulse Width
Modulator (PWM) outputs. High frequency and low frequency PWMs are supported.

The 

EMC6D103S

 hardware monitor provides analog inputs for monitoring external voltages of +2.5V,

+5V, +12V and the processor voltage Vccp. This device has the capability to monitor its own internal
VCC power supply, which may be connected to either main power (VCC) or the suspend power well
(VTR). In addition to monitoring the processor voltage, VID inputs are available to identify the voltage
specification. External components are not required for voltage scaling or similar treatment.

The 

EMC6D103S

 hardware monitor includes support for monitoring three thermal zones: two external

and one internal. The external temperatures are measured via thermal diode inputs capable of
monitoring remote devices. In addition, the EMC6D103S is equipped with an ambient temperature
sensor for measuring the internal temperature.

Pulse Width Modulators (PWM) control the speed of the fans by varying the output duty cycle of the
PWM.  Each PWM can be associated with any or all of the thermal zones monitored. As the
temperature of the associated zone varies, the PWM duty cycle is adjusted accordingly.  The Ramp
Rate Control feature controls the rate of change of the PWM output, thereby reducing system noise
created by changing the fan speed.  The speed of each fan is monitored by a Fan Tachometer input.
The measured values are compared to values stored in Limit Registers to detect if a fan has stalled
or seized. 

Fan speed may be under host software control or automatic. In host control mode, the host software
continuously monitors temperature and fan speed registers, makes decisions as to desired fan speed
and sets the PWM’s to drive the required fan speed. This device offers an interrupt output signal
(INT#), which may be used to interrupt the host on out-of-limit temperature or voltage condition
enabling an ACPI response as opposed to the host software continuously monitoring status. In auto
“zone” mode, the logic continuously monitors the temperature and fan speeds and adjusts speeds
without intervention from the host CPU.  Fan speed is adjusted according to an algorithm using the
temperature measured in the selected zone, the high and low limits set by the user, and the current
fan speed. 

The 

EMC6D103S

 supports two Monitoring modes: Continuous Mode and Cycle Mode. In the continuous

monitoring mode, the sampling and conversion process is performed continuously for each voltage and
temperature reading after monitoring is enabled. The time for each voltage and temperature reading
varies depending on the measurement option. In cycle monitoring mode, the part completes all
sampling and conversions, then waits approximately one second to repeat the process. It repeats the
sampling and conversion process typically every 1.2 seconds (1.4 sec max - default averaging
enabled). The sampling and conversion of each voltage and temperature reading is performed once
every monitoring cycle. (This is a power saving mode.)

The 

EMC6D103S

 can be placed in one of two low-power modes: Sleep mode or Shutdown mode. These

modes do not reset any of the registers of the device. In Sleep mode bias currents are on and the
internal oscillator is on, but the A/D converter and monitoring cycle are turned off. Serial bus
communication is still possible with any register in the Hardware Monitor Block while in this low-power
mode. In Shutdown mode the bias currents are off, the internal oscillator is off, and the A/D converter
and monitoring cycle are turned off. Serial communication is only possible with a select register.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

SMSC EMC6D103S

9

Revision 0.2  (09-25-07)

DATASHEET

Chapter 2 Pinout

2.1

EMC6D103S Pinout

The EMC6D103S is offered in a 24 pin SSOP mechanical package.

Figure 2.1 EMC6D103S 24 Pin SSOP Pinout

24

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

SD

A

SCLK

VSS

VCC

VID0

VID1

VID2

VID3

VID4

TACH3/INT#

PWM2/INT#

TACH1

TACH2

PWM1/xTest Out

Vccp

2.5V

12V

5V

Remote1+

Remote1-

Remote2+

Remote2-

TACH4/Address Select

PWM3/Address Enable

EMC6D103S

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/6d103s-html.html
background image

Fan Control Device with High Frequency PWM Support and Hardware Monitoring Features

Datasheet

Revision 0.2  (09-25-07)

10

SMSC EMC6D103S

DATASHEET

Chapter 3 Pin Description

3.1

Pin Functions for EMC6D103S

Table 3.1 Pin Description

PIN #

NAME

FUNCTION

BUFFER

TYPE

BUFFER

REQUIREMENT 

PER FUNCTION

(

Note 3.1

)

POWER

WELL

NOTES

HARDWARE MONITORING BLOCK (24)

1

SDA

System Management Bus bi-directional 

Data.  Open Drain output.

I

M

OD3

I

M

OD3

VCC

2

SCLK

System Management Bus Clock.

I

M

I

M

VCC

5

VID0

Voltage ID 0 Input

I

M

I

M

VCC

6

VID1

Voltage ID 1 Input

I

M

I

M

VCC

7

VID2

Voltage ID 2 Input

I

M

I

M

VCC

8

VID3

Voltage ID 3 Input

I

M

I

M

VCC

19

VID4

Voltage ID 4 Input

I

M

I

M

VCC

17

Remote1- This is the negative Analog input (current 

sink) from the remote thermal diode. This 

serves as the negative input into the A/D. 

Digital Input. 

I

AN

I

AN

VCC

18

Remote1+ This is the positive input (current source) 

from the remote thermal diode. This serves 

as the positive input into the A/D.

I

AN

I

AN

VCC

15

Remote2- This is the negative Analog input (current 

sink) from the remote thermal diode. This 

serves as the negative input into the A/D. 

Digital Input. 

I

AN

I

AN

VCC

16

Remote2+ This is the positive input (current source) 

from the remote thermal diode. This serves 

as the positive input into the A/D.

I

AN

I

AN

VCC

20

+5V_IN

Analog input for +5V

I

AN

I

AN

VCC

Note 3.2

22

+2.5V_IN

Analog input for +2.5V

I

AN

I

AN

VCC

Note 3.2

23

VCCP

Analog input for +Vccp (processor voltage: 

0 to 3.0V).

I

AN

I

AN

VCC

Note 3.2

21

+12V_IN

Analog input for +12V

I

AN

I

AN

VCC

Note 3.2

Maker
Microchip Technology Inc.
Datasheet PDF Download