筆記本主板電源原理及架構(gòu).doc

筆記本主板電源原理及架構(gòu)通常情況下，筆記本由適配器或電池供電。常用適配器的典型輸出電壓為19.5V。電池通常輸出10.8V、14.4V等。但主板內(nèi)部各部分的工作電壓并沒(méi)有這么高。如DDRIII內(nèi)存工作電壓通常為1.5V，LAN工作電壓為3.3V，硬盤、MODEN等需要5V等等。除了工作電壓不同以外，主板不同部分對(duì)電源的帶負(fù)載能力要求也不同。例如 DDRII內(nèi)存通常要求1.5V電源能提供8A左右的電流。而CPU則往往需要超過(guò)30A以上且變化速率很高的電流。針對(duì)不同要求，我們需要把適配器或電池提供的電，經(jīng)過(guò)精確的變換之后，再分配給不同的部分。設(shè)計(jì)筆記本主板電源部分的目的，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是利用適配器或電池提供的電能，為主板各個(gè)部分單獨(dú)制定合適的供電方案。下圖為一典型電源架構(gòu)圖。圖1.1 典型筆記本電源總架構(gòu)由圖1.1 可以看出，適配器或電源經(jīng)過(guò)眾多變換，最終分成很多不同的部分。本文所有章節(jié)即圍繞此圖展開(kāi)，詳細(xì)的介紹各個(gè)部分的作用、特性以及解決方案。上圖為外部電源（適配器或電池）與主板電源相連接的部分，也是一個(gè)更加簡(jiǎn)略的架構(gòu)圖。外部電源的電壓會(huì)被分布到一個(gè)電源平面上，以某品牌商務(wù)機(jī)種架構(gòu)為例，此平面稱為+PWR_SRC。若適配器和電池都在，電池處在充電狀態(tài)或不工作，+PWR_SRC 電壓即為適配器的電壓，通常為19.5V。若只有適配器接入，情況相同。若只有電池接入，+PWR_SRC 為電池輸出電壓，通常為10.8V 或14.4V。主板各個(gè)部分不同的電源都直接或間接的由+PWR_SRC 轉(zhuǎn)換得來(lái)。圖中使用了FDC654P 來(lái)將+PWR_SRC 轉(zhuǎn)換成+BL_PWR_SRC,用ISL62870 將+PWR_SRC 轉(zhuǎn)換為+GPU_CORE, +GPU_CORE 為顯卡的工作電源。除了電源變換外，從上圖還可以看出，電池的充電電路也是電源架構(gòu)的一部分。詳情將會(huì)在以后章節(jié)中具體分析。主板維修技巧 主板維修技巧 14.318MHZ及32.768KHZ是否不良） 3-1-3. 查BATTERY之SHORT PIN（JUMPER）是否未上或上錯(cuò) 位置BATTERY 之電壓是否正確，CRYSTAL 32.768KHZ 頻率及其相關(guān)線路是否正常 3-2PCIRST不正確 查CHIP之PCIRST至PCI SLOT（PIN A15）之線路是否 OPEN or SHORT或零件不良 3-3 CPURST不正確 查CHIP至CPU之線路是否OPEN or SHORT或零件不良 4. 查BE0BE7，A2A31，D0D63等信號(hào)及其相關(guān)之線路是否 OPEN or SHORT或零件不良 5 查ADS，CPURDY，PCI之REQ0REQ3，等信號(hào)及其相關(guān)之線路 是否OPEN or SHORT或零件不良 6查PCI SLOT之AD0AD31等信號(hào)及其相關(guān)之線路是否OPEN or SHORT或零件不良 7BIOS不良或無(wú)資料（可使用良品之BIOS交換測(cè)試確定之） 8查SA0SA16，SD0SD7（XD0XD7）等信號(hào)及其相關(guān)之線路 是否OPEN or SHORT或零件不良 1.熟悉PC主板的總線類型及I/O總線插槽中各信號(hào)排列情況，以I/O插槽中重要信號(hào)為 線索進(jìn)行故障點(diǎn)查找是維修PC主板致命性故障的關(guān)鍵。 微機(jī)主板常用總線有PC/XT、PC/AT、VESA、PCI等類型，不同總線的I/O槽中信 號(hào)排列有所差別，熟悉I/O槽中重要信號(hào)是查找因總線類故障系統(tǒng)死機(jī)、屏幕無(wú)顯示等嚴(yán) 重故障的前提。對(duì)死機(jī)類故障，首先區(qū)分故障原因是由I/O設(shè)備故障引起還是主板本身故 障引起。確診故障在系統(tǒng)板后，可檢測(cè)系統(tǒng)板I/O槽中地址總線或數(shù)據(jù)總線的脈沖狀態(tài)初 步判斷系統(tǒng)故障部位：若所有地址總線或數(shù)據(jù)總線均無(wú)脈沖，則可能是CPU未工作；若個(gè) 別地址總線或數(shù)據(jù)總線為恒定電平而其余位為脈沖，則是總線故障。由于CPU本身故障率 較低，因此檢查CPU未工作的原因應(yīng)從CPU工作的輸入信號(hào)是否正常入手。CPU的基本工作 條件有三個(gè)，即系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)RESET、系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK、CPU就緒信號(hào)READY。以PC/AT機(jī) 為例，CPU(intel286)的29腳為RESET信號(hào)，對(duì)應(yīng)于I/O槽中B02槽RESET DRV信號(hào)，在開(kāi)機(jī) 時(shí)應(yīng)有一個(gè)明顯正脈沖；CPU的31腳為CLK信號(hào)，對(duì)應(yīng)I/O槽中B20槽系統(tǒng)時(shí)鐘SYSCLK信號(hào) ，應(yīng)為TTL電平的時(shí)鐘脈沖。CPU的65腳為READY信號(hào)，在開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)為低電平或脈沖。某P C/AT機(jī)死機(jī)，屏幕無(wú)顯示故障，首先查I/O槽中B02槽RESET DRV信號(hào)恒低，說(shuō)明開(kāi)機(jī)復(fù)位 信號(hào)錯(cuò)，于是查時(shí)鐘處理芯片82284-12腳，在開(kāi)機(jī)時(shí)有一個(gè)正脈沖，說(shuō)明82284已正確發(fā) 出了系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，跟蹤復(fù)位信號(hào)傳輸路徑向下檢查，說(shuō)明82284已正確發(fā)出了系統(tǒng)復(fù)位 信號(hào)，跟蹤復(fù)位信號(hào)傳輸路徑向下檢查，發(fā)現(xiàn)74ALS02的5、6腳輸入為正脈沖，但輸出4 腳卻為“不高不低”浮空電平，更換該芯片后故障排除。對(duì)總線故障檢修原則是：若發(fā) 現(xiàn)某一位或很少幾位為恒定電平，可重新開(kāi)機(jī)檢查這些位在開(kāi)機(jī)瞬間是否為恒定電平， 若開(kāi)機(jī)瞬間即為恒定電平，則是錯(cuò)誤狀態(tài)；若開(kāi)機(jī)瞬間為脈沖而后變?yōu)楹愣娖絼t應(yīng)首 先檢查其他信號(hào)；若發(fā)現(xiàn)8位甚至更多的位同時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤狀態(tài)，則應(yīng)檢查CPU工作是否正 ?；蛳鄳?yīng)的總線驅(qū)動(dòng)門的控制信號(hào)(如驅(qū)動(dòng)門的方向控制信號(hào)或門的選通信號(hào)等)。 2.I/O設(shè)備運(yùn)行不正常的故障分析技巧 I/O設(shè)備的運(yùn)行涉及I/O設(shè)備(如打印機(jī)、顯示器、軟、硬盤)本身、連接電纜、 多功能卡及主板。在通過(guò)替換法及插拔法確準(zhǔn)故障發(fā)生在主板后，抓住主板上有關(guān)外設(shè) 重要控制信號(hào)，并對(duì)大規(guī)模集成電路芯片功能有所了解情況下也是容易排除故障的。如 軟盤驅(qū)動(dòng)器電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)指示燈亮但不讀軟盤驅(qū)動(dòng)器。由于主板與軟、硬盤等外設(shè)之間采用 DMA操作，DMA操作的應(yīng)答過(guò)程如下(以AST386中軟盤DMA為例)：先由軟盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)DREQ2 信號(hào)給DMA控制器(82C206)，然后DMA控制器向CPU(80386)發(fā)HRQ信號(hào)，CPU結(jié)束當(dāng)前總線 周期后發(fā)響應(yīng)信號(hào)HLDA給DMA控制器，最后DMA控制器發(fā)DMA響應(yīng)信號(hào)DACK2給軟盤驅(qū)動(dòng)器 ，允許其數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)總線。抓住DREQ2、HQR、HLDA、DACK2幾個(gè)信號(hào)及傳輸通路可以很 快定點(diǎn)故障部位。另外，中斷對(duì)外設(shè)運(yùn)行起著非常重要作用，因此，從中斷控制器及中 斷控制信號(hào)傳輸途徑查找涉及中斷的外設(shè)運(yùn)行故障也是必須要考慮的。主板控制電路較 為復(fù)雜，好在控制功能的高度集中及傳輸途徑簡(jiǎn)化，只要抓住重要控制信號(hào)對(duì)主板故障 定位，速度比早期以分立元件為主的故障定位還要快。 3.隨機(jī)性故障維修技巧 隨機(jī)性故障原因較復(fù)雜，芯片或設(shè)備用接插件方式聯(lián)接系統(tǒng)中存在接觸不良； 時(shí)序控制電路偶爾發(fā)生時(shí)序信號(hào)漂移；芯片之間的電平匹配及時(shí)序匹配不好(如某些兼容 機(jī)內(nèi)存芯片讀寫(xiě)速度不一致)；電路板布線不合理或其它原因使主板上芯片引腳之間產(chǎn)生 電容或電感都可引起隨機(jī)性故障。此類故障表現(xiàn)在顯示內(nèi)存錯(cuò)、內(nèi)存校驗(yàn)錯(cuò)、鍵盤輸入 死機(jī)、讀寫(xiě)軟盤、打印等操作時(shí)不固定地發(fā)生隨機(jī)性故障。重點(diǎn)可從如下電路信號(hào)入手 ：(1)系統(tǒng)控制電路，如ALE地址鎖存信號(hào)。(2)系統(tǒng)內(nèi)存電路：RAS、CAS行列選通信號(hào)、 ADDRSEL行列地址轉(zhuǎn)換控制信號(hào)、內(nèi)存數(shù)據(jù)讀出驅(qū)動(dòng)、內(nèi)存芯片速度匹配關(guān)系。(3)系統(tǒng) 地址總線和數(shù)據(jù)總線芯片。(4)系統(tǒng)各種時(shí)鐘信號(hào)SYSCLK、PCLK、DMACLK。尤其需注意內(nèi) 存芯片、內(nèi)存條速度匹配關(guān)系及74FXX、74LSXX、74ALSXX等芯片的區(qū)別。當(dāng)然對(duì)隨機(jī)性 故障發(fā)生現(xiàn)象較固定時(shí)，可從現(xiàn)象直接判斷故障原因，如主機(jī)有時(shí)啟動(dòng)，有時(shí)不啟動(dòng)， 一旦啟動(dòng)后系統(tǒng)工作完全正常且長(zhǎng)時(shí)間正常，則很可能是“電源好”信號(hào)POWER GOOD不 正常引起。 4.其它類故障維修技巧 (1)主板被燒壞。一般是由于帶電拔插系統(tǒng)中接插件，或電路中電源對(duì)地之間短 路而引起，此時(shí)可采用靜態(tài)電阻測(cè)量法。若發(fā)現(xiàn)任意輸入/輸出腳與電源或地直接導(dǎo)通( 除原電路如此外)均屬擊穿故障；若發(fā)現(xiàn)兩個(gè)類似的輸入腳或輸出腳的電阻值存在非常明 顯的差別，一般來(lái)說(shuō)，也是故障。注意：對(duì)主板被燒壞故障維修時(shí)不可簡(jiǎn)單更換燒壞元 件了事，而應(yīng)檢查與此相關(guān)的許多元件，直到短路故障消除及無(wú)故障元件時(shí)方可加電測(cè) 試。 (2)系統(tǒng)配置參數(shù)不正確。 此類故障一般可通過(guò)重新設(shè)置系統(tǒng)配置參數(shù)即可，但若配置參數(shù)不能設(shè)置或不 能保存系統(tǒng)配置參數(shù)時(shí)，則應(yīng)從電池、CMOS RAM芯片、CMOS RAM供電電路及讀寫(xiě)電路等 方面入手查找故障原因。 電腦主板故障分類 主板作為PC機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的核心，在PC系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器與時(shí) 序控制電路、CPU及總線控制邏輯、DMA傳輸與中斷控制、內(nèi)存及其讀寫(xiě)控制邏輯、系統(tǒng) 配置參數(shù)的存儲(chǔ)與讀寫(xiě)、鍵盤控制邏輯、I/O總線插槽甚至某些外設(shè)控制邏輯(如打印控 制)均集成在主板上。因此，主板發(fā)生故障不但會(huì)影響外部設(shè)備的正常運(yùn)行，而且往往引 起無(wú)法啟動(dòng)的致命性故障。 主板故障根據(jù)影響范圍不同可分為局部性故障和全局性故障；根據(jù)影響程度不 同可分為獨(dú)立性故障和相關(guān)性故障；根據(jù)故障現(xiàn)象是否固定可分為穩(wěn)定性故障和不穩(wěn)定 性故障。局部性故障指系統(tǒng)某一個(gè)或幾個(gè)功能運(yùn)行不正常，如GW0520DH微機(jī)主板上打印 控制芯片82C11損壞，僅造成聯(lián)機(jī)不打印或打印不正常，并不影響其它功能；全局性故障 往往影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行(死機(jī))，使其喪失全部功能，例如時(shí)鐘發(fā)生器損壞將使整 個(gè)系統(tǒng)因無(wú)正?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘而癱瘓。獨(dú)立性故障指完成某單一功能的芯片損壞，如主板上 某一塊RAM芯片損壞，僅影響對(duì)該存儲(chǔ)體的存??；相關(guān)性故障指一個(gè)故障與另外一些故障 相關(guān)聯(lián)，其故障現(xiàn)象為多方面功能不正常，而其故障實(shí)質(zhì)為控制諸功能的共同部分出故 障引起。例如軟、硬盤子系統(tǒng)工作均不正常，而軟、硬盤控制卡上其功能控制較為分離 ，故障往往在主板上的外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸控制即DMA控制電路。穩(wěn)定性故障是由于元器件功能 失效、電路斷路、短路引起，其故障現(xiàn)象可穩(wěn)定重復(fù)出現(xiàn)，而不穩(wěn)定性故障往往是由于 接觸不良、元器件性能變差，使芯片邏輯功能處于時(shí)而正常、時(shí)而不正常的臨界狀態(tài)而 引起。如某GW0530B微機(jī)地址總線中74LS244芯片性能不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)自檢有時(shí)正常、 有時(shí)死機(jī)，又如某臺(tái)909電腦由于系統(tǒng)板上I/O插槽變形且灰塵較多，造成顯示卡與該插 槽接觸不良，使顯示呈變化不定的錯(cuò)誤狀態(tài)。 時(shí)鐘電路工作原理：3.5電源經(jīng)過(guò)二極管和電感進(jìn)入分頻器后，分頻器開(kāi)始工作，和晶體一起產(chǎn)生振蕩，在晶體的兩腳均可以看到波形。晶體的兩腳之間的阻值在450-700歐之間。在它的兩腳各有1V左右的電壓，由分頻器提供。晶體兩腳常生的頻率總和是14.318M。 總頻（OSC）在分頻器出來(lái)后送到PCI槽的B16腳和ISA的B30腳。這兩腳叫OSC測(cè)試腳。也有的還送到南橋，目的是使南橋的頻率更加穩(wěn)定。在總頻OSC線上還電容。總頻線的對(duì)地阻值在450-700歐之間，總頻時(shí)鐘波形幅度一定要大于2V電平。如果開(kāi)機(jī)數(shù)碼卡上的OSC燈不亮，先查晶體兩腳的電壓和波形；有電壓有波形，在總頻線路正常的情況下，為分頻器壞；無(wú)電壓無(wú)波形，在分頻器電源正常情況下，為分頻器壞；有電壓無(wú)波形，為晶體壞。 沒(méi)有總頻，南、北橋、CPU、CACHE、I/O、內(nèi)存上就沒(méi)有頻率。有了總頻，也不一定有頻率?？傤l一定正常，可以說(shuō)明晶體和分頻器基本上正常，主要是晶體的振蕩電路已經(jīng)完全正常，反之就不正常。 當(dāng)總頻產(chǎn)生后，分頻器開(kāi)始分頻，R2將分頻器分過(guò)來(lái)的頻率送到南橋，在南橋處理過(guò)后送到PCI槽B8和ISA的B20腳，這兩腳叫系統(tǒng)測(cè)試腳，這個(gè)測(cè)試腳可以反映主板上所有的時(shí)鐘是否正常。系統(tǒng)時(shí)鐘的波形幅度一定要大于1.5V，這兩腳的阻值在450-700歐之間，由南橋提供。 在主板上RESET和CLK者是南橋處理的，在總頻正常下，如果RESET和CLK都沒(méi)有，在南橋電源正常情況下，為南橋壞。主板不開(kāi)機(jī)，RESET不正常，先查總頻。在主板上，時(shí)鐘線比AD線要粗一些，并帶有彎曲。 P8: Pin Name Color Desc ription 1 PG Orange(橙) Power Good, +5 VDC when all voltages has stabilized.(電源正常信號(hào)) 2 +5V Red(紅) +5 VDC (or n/c) 3 +12V Yellow(黃) +12 VDC 4 -12V Blue(藍(lán)) -12 VDC 5 GND Black(黑) Ground (地線) 6 GND Black(黑) Ground (地線) P9: Pin Name Color Desc ription 1 GND Black(黑) Ground (地線) 2 GND Black(黑) Ground (地線) 3 -5V White or Yellow -5 VDC 4 +5V Red(紅) +5 VDC 5 +5V Red(紅) +5 VDC 6 +5V Red(紅) +5 VDC PCI ，AGP，CPU 的地址線 ，數(shù)據(jù)線對(duì)地阻值約是300-800.沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)和BIOS插反都會(huì)倒致不能復(fù)位. RESET所在INTEL芯片腳位。 82371EB A1PIN PCIRST W1PIN RSTDV M19PIN CPURST 82443BX B23PIN CPURST M26PIN CRESET A3PIN PCIRST 82810 M2PIN PCIRST AB4PIN CPURST 82815EP H3PIN PCIRST AA5PIN CPURST 82845SD AB25PIN CPURST E6PIN PCIRST 82845E AE17PIN CPURST 82845D AE17PIN CPURST 82850E AF11PIN PCIRST AC8PIN CPURST 主板的PCB上面有標(biāo)示的 開(kāi)機(jī)過(guò)程是這樣的：機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)按下開(kāi)關(guān)電平跳變super I/O電源開(kāi)關(guān)引腳電平跳變super I/O輸出信號(hào)給南橋如果所有開(kāi)機(jī)所需信號(hào)都正常南橋輸出信號(hào)給super I/Osuper I/O輸出低電平至ATX電源PS-ON腳電源啟動(dòng)。 采用W83627/IT8712/W83977EF/W83977TF super I/O的主板都是這樣，VIA的694芯片由于已將super I/O集成在VT82C686A/B中了，所以開(kāi)機(jī)輸入信號(hào)是直接給南橋的，輸出信號(hào)也是由南橋直接給出的。 需要說(shuō)明的是絕大多數(shù)主板開(kāi)機(jī)電平是低電平的，但非要設(shè)計(jì)成高電平開(kāi)機(jī)也未嘗不可，這要看設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖了。 主板上的3V電池是為CMOS電路及實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、super I/O供電的。另外現(xiàn)在的主板CMOS電路都集成在南橋中。 復(fù)位信號(hào)是依靠給CPU的復(fù)位開(kāi)關(guān)送出一個(gè)低電平信號(hào)而起作用的 硬盤電路板測(cè)試及維修技巧 首先檢查CMOS SETUP是否丟失了硬盤配置信息。測(cè)量主板上COMS RAM電路是否為電池有故障，或元器件（如二極管、三極管、電阻、電容等）損壞能原因而CMOS中的硬盤配置參數(shù)出錯(cuò)。 通過(guò)加電自測(cè)，若屏幕顯示錯(cuò)誤信息“1701”或“Hard Disk Error”，說(shuō)明硬盤確實(shí)有故障。但也可能是硬盤適配卡未插好、或者硬盤與硬盤適配器的插接處未插好、或者硬盤適配器有故障等。 關(guān)機(jī)，拆開(kāi)機(jī)蓋，測(cè)+5V、+12V電源是否正常，電源盒風(fēng)機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)。以此來(lái)判斷是否外電路缺電。 檢查信號(hào)電纜線，插頭與硬盤適配卡是否插好，有無(wú)插反或接觸不良?？蓢L試交換一些電纜插頭試一下。 采用“替代法”來(lái)確定故障部件。找一塊好硬盤適配卡（或多功能卡）與該硬盤適配卡比較，判斷是硬盤適配卡還是硬盤驅(qū)動(dòng)器本身有問(wèn)題。 觀察步進(jìn)電機(jī)端止檔銷是否卡死，如卡死，用手撥回起始位置。 以上幾個(gè)步驟，用戶需要仔細(xì)檢查、測(cè)試、分析，找出壞的元器件進(jìn)行修理，或者更換硬盤適配卡。 經(jīng)以上的處理后，只要不是硬盤盤體本身?yè)p壞，僅僅是一般性的接插件的接觸不良或外電路故障則多數(shù)能夠迅速排除。 測(cè)電阻法 該測(cè)量方法一般是用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量部件或元件的內(nèi)阻，根據(jù)其阻值的大小或通斷情況，分析電路中的故障原因。一般元器件或部件的輸入引腳和輸出引腳對(duì)地或?qū)﹄娫炊加幸欢ǖ膬?nèi)阻，用普通萬(wàn)用表測(cè)量，有很多情況都會(huì)出現(xiàn)正抽電阻小，反向電阻大的情況。一般正向阻值在幾十歐姆至100歐姆左右，而反向電阻多在數(shù)百歐姆以上。但正向電阻決不會(huì)等于0或接近0，反向電阻也不會(huì)無(wú)窮大，否則就應(yīng)懷疑管腳是否有短路或開(kāi)路的情況。當(dāng)斷定硬盤子系統(tǒng)的故障是在某一板卡或幾塊芯片時(shí)，則可用電阻法進(jìn)行查找。關(guān)機(jī)停電，然后測(cè)量器件或板卡的通斷、開(kāi)路短路、阻值大小等，以此來(lái)判斷故障點(diǎn)。若測(cè)量硬盤的步進(jìn)電機(jī)繞組的直流電阻為24歐，則符合標(biāo)稱值為正常；10歐左右為局部短路；0歐或幾歐為繞組短路燒毀。 硬盤驅(qū)動(dòng)器的扁平電纜信號(hào)線常用通斷法進(jìn)行測(cè)量。硬盤的電源