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笔记本电脑维修标准教程
笔记本电脑维修标准教程
本节讲解可调电源的工作原理,如何使用可调电源来判断笔记本的故障,针对可调电源电流的不同显示来确定故障部位。
根据可调电源的电流判断故障的范围,比较直观、迅速,但是需要注意的问题是影响电流大小的因素很多,如开路、断路,需要结合故障现象和实际测量来准确判断故障部位,不能被一些假象迷惑。
1.1 可调电源
1 可调电源的种类
(1) 额定输出电压电流:可调电源有10V/2A、20V/3A和30V/5A等多种,对于维修笔记本来的可调电源30V/5A的就足够了。
(2) 可调电源根据显示不同可以分为数字式和指针式两种,数字式可调电源测量更精确,但指针式可调电源也能满足测量的要求,很多维修高手也是采用指针式可调电源。
2 可调电源的工作原理:
可调电源在的输出端并联一只电压表和串联一只电流表,可以同时观察输出电压和输出电流,同时可调电源的输出电压是可以根据需要进行调整,输出电流是随负载使用而变化的,电流值为笔记本的整机电流值。在可调电源内部还设有保护电路,当负载的电流增加到一定范围时内部电路会自动切断输出,有些可调电源可以自已设定电流的最大范围,当超过这个范围,会自动切断电源,从而保护笔记本不被电流过大而烧毁更多的元件。
1.2 可调电源在笔记本维修中的应用
笔记本在启动的时候,是按照一定的工作顺序,依次启动单元电路,因此在启动过程中,由于启动的设备不断增加,电流也会不断增加,当所有设备启动完毕,电流稳定到一定的值,所以,我们可以通过可调电源的电流值,推断笔记本开机时启动了哪些设备,或启动到了哪一步,从而准确的判断笔记本的故障部位。
1.2.1 根据笔记本在待机状态下的电流判断故障
插上可调电源,不按开机按键,此时笔记本处于待机状态,电流最小,正常状态下可调电源的电流表指针轻微摆动在0.1-0.2A左右,对于出现故障的笔记本,可调电源的电流表指针可能会有以下几种变化:
1 可调电源的电流表指针不摆动:
故障分析:指针不摆动说明电压加到笔记本上没有形成电流,或者电压没有能够送到相应电路,如保护隔离电路没有工作,或者有断路现象。
故障部位:待机电路和保护隔离电路
解决办法:按下开机键,如电流值不增加,可以测公共点电压,公共点有电压说明待机电路没有工作,故障在待机电路,如公共点无电压,说明保护隔离电路没有向待机电路提供电压,
故障在保护隔离电路。
2 可调电源电流表指针突然变大:
故障分析:电流表指针突然变大,说明主供电严重短路,如组件滤波电容短路,稳压二极管击穿,与公共点相连的第一个主电路对地短路,比如MAX1630-1633A、MAX1718、MAX1714等的主供电对地短路,充电电路的管理芯片MAX1645对地短路,它们都会造成电流过大,可以通过元件的温度变化确定故障。
3 可调电源电流表指针左右摇摆不停:
故障分析:笔记本电流在启动或工作的时候有变化,而在待机状态电流应该保持不变,出现此类故障说明供电电压不稳定或者负载电阻在发生变化。
故障部位:电池损坏或滤波电容漏电。
解决办法:电池损坏后,表现为电力供应不足之外,还可能是电池的电芯内部断极,电路接触不良,外部电极接触不良,当电池的电芯内部断极后只能更换电池,电路接触不良时可以重新焊接,外部电极接触不良时可以清除表面氧化物,使其接触良好。
滤波电容漏电后,其漏电电阻会变得不稳定,因此保护隔离电路的滤波电容有漏电现象会造成可调电源电流表指针左右摇摆不停。
1.2.2 根据笔记本在开机状态下的电流判断故障
按下开机键后,启动笔记本,根据可调电源电流表指针可以初步判断故障范围。
1 可调电源电流表指针不摆动
故障分析:电流表指针不摆动说明系统单元电路没有工作或无+3.3V、+5V电压输入,由于笔记本有多个系统单元电路,同时损坏的可能性很小,当系统单元电路不工作,一般是它们共用的控制信号不正常引起的。
故障部位:待机电路损坏或单元电路的控制电路没有工作。
解决办法:可以测量系统单元电路的电源电压是否正常,也可以通过测量开机键的引脚是否为高电平(测量比较方便,并且易于查找),无则为待机电路没有电压输入到系统单元电路,因此可能是待机电路损坏。
系统系统单元电路的控制信号,不正常造成其不能工作,需要检测相应的控制信号。
2 开机掉电
开机掉电是指开机后可调电源电流表指针摆到正常的0.6A~1A处,但马上掉回到指针原来的位置。
故障分析:可调电源电流表指针能向右摆动,说明启动有效,后又掉下来说明不能保持,而在启动的时候电流能达到正常值,说明硬启动正常,一般不是由于保护造成的,可能的原因就是性能不稳定造成的。
故障部位:.电源管理芯片或控制信号被中断
解决办法:检查电源管理电路的3.3V、5V电压是否正常,如不正常,检查其电源供给电路和控制信号是否正常,请参阅“电源管理电路”的维修。
如果控制信号突然中断,故障往往是开机电路输出的信号不持续,请参阅“开机电路”的维修。
3 不能完成硬启动
可调电源的电流表指针摆到0.6-0.8A就停止上升了。
故障分析:可调电源的电流表指针能摆到0.6-0.8A,说明启动基本正常,但是启动没有完全完成,造成这种致命错误,是由于关键电路没有工作,启动不能继续进行。
故障部位:时钟电路和CPU没有工作。
解决办法:检查CPU的工作条件,如核心电压是否正常、复位信号、时钟信号设备准备好信号是否正常。
检查时钟电路否正常,时钟电路的供电是否正常,引脚电压值是否正常,晶体振荡器、晶体旁边的电容、时钟芯片、时钟芯片周边的外围元件是否正常。
4 电流过大
故障分析:开机后可调电源的电流表指针偏转角度过大,或者到了最右边,说明电流过大,负载有短路故障。
故障部位:3.3V、5V的负载短路或CPU供电电路短路,以及其他大电流元件短路。
解决办法:CPU的电路对地短路也会造成3.3V,5V保护造成电流表打底。
测量方法:此类故障通电时间要短,避免烧毁更多元件,或者烧毁PCB板,甚至造成不可修复的故障。
先采用电阻法测量电源的对地电阻,判断负载是否短路,然后逐一查找断路的元件。
如果电阻法不能准确判断故障范围,可以采用电流法,这样可以准确查出是哪一条线路出现短路,逐步缩小故障范围,直到查出故障。
也可以利用电压法,测量3.3V、5V或CPU供电,判断故障范围。
有时利用触摸法,也能快速找到损坏的元件。
5 可调电源的电流表指针停在0.8A处不动或摆动一下就停住了
笔记本的整机电流能达到0.8A,表示笔记本的硬启动完成,已经向主板全面供电,但不能进入软启动的第一步(检查CPU或BIOS),即CPU在执行POST程序的过程中的第一步自检不过,不能通过自检,因此POST程序就停止了,故障在软启动相关的电路,如CPU、CPU缓存、南桥、北桥、BIOS或时钟电路,经常是由于CPU或BIOS相关电路引起的故障,有时南桥、北桥的供电也会造成不能软启动,少数是时钟电路不正常引起的。
6 可调电源电流表指针到0.8A处摆动二下就停住了。
可调电源电流表指针能摆动到0.8A处,同样说明硬启动正常,能摆动二下说明软启动的第一步正常的,CPU在执行POST程序时在进行第二步的时候出现故障(内存检查),不能通过自检,因此POST程序就停止了,因此需要检查内存条和内存相关电路,如内存的工作电压、复位信号和时钟信号等,造成该故障常由于内存条损坏或接触不良引起的。
7 可调电源电流表指针到0.8A出摆动三下就停住了。
可调电源电流表指针到0.8A出摆动三下就停住了,指针能摆动三下说明软启动的第一步和第二不是正常的,CPU在执行POST程序时在进行第三步的时候出现故障(显卡检查),不能通过自检,因此POST程序就停止了,因此需要检查显卡相关电路,如显卡或BIOS等,为了准确诊断故障,可以先外接显示器看显示器是否能点亮,如果不能点亮说明故障在显卡或BIOS,否则在屏的相关电路部分。
1.3 故障实例
【例1】 康柏1700的机器,接上可调电源,把电源调到19V,电流表调到3A左右,接上可调电源。电流表立即打到底。
这台机器故障很明显就是保护隔离电路有短路现象,滤波电容或稳压二极管,或待机电路有对地短路的现象电源稳压块坏。
【例2】 DELL D600的机器,接上可调电源20V,电流调到3A左右,打开电源,电流表轻微摆动,按下开机键,电流表上升过程中就打到底
这台机器故障说明在电流往上扬一下就短路,按下开机键工作的电路需要消耗电流的是系统单元电路,系统单元电路对地短路。
【例3】 东芝2410机器,接上可调电源,电源19V,电流表到3A,打开电源,电流表轻微摆动,按下开机键电流表上升过程中稍停顿下,然后上扬三下停住了屏不亮。
这台机器,我们可以先外接显示器看是否亮。如果不显示说明故障在显卡部分,查显卡的供电,时钟,显卡是不虚焊,如果外接显示说明故障在屏或屏部分。
笔记本电脑电源电路框架结构
从本章起着重讲述笔记本电脑主要单元电路的组成和方框图,介绍工作原理,详细分析各单元电路的检修流程和方法,列出各电路的易损件,举出常见的故障实例。单元电路维修是笔记本电脑维修的勘出,也是芯片级维修的关键技术,主板上任何故障的维修都要落实为具体的单元电路的维修。
本章讲述的内容有6部分:
● 笔记本电脑电源电路框架结构
● 笔记本电脑电路的电源启动顺序
● 笔记本电脑单元电路的供电测试
● 笔记本电脑适配器供电电路
● 笔记本电脑电池供电电路
● 笔记本电脑保护隔离电路
2.1 电源电路框架结构
了解笔记本电脑供电结构图可以对笔记本电脑电路有一个整体的认识。电源适配器或电池提供的电源经过电压调节器处理后,分别送到主板上的单元电路和显示屏电路。供电过程十分复杂,只有掌握笔记本电脑的整体供电才能根据不同的故障现象,维修相应的单元电路。在学习过程中应该尽量找笔记本电脑电路图和实物来研究其结构,特别是供电电路的结构。
笔记本电脑供电结构图如图2—1所示。
笔记本电脑供电结构图中各部分作用如下所述。
1.电源适配器
电源适配器的作用是“降压”。它将220V的交流电变成10余伏的直流电,由于电源适配器提供笔记本电脑整机电流,发热量较大,且密闭的塑料外壳不利于散热,同时受外界的电压不断冲击,所以易损坏。用万用表直流挡测量输出电压值可以判断它的好坏。通常在电源适配器的背面标有电源适配器的参数。
● 输入电压和频率。如220V/50Hz,表示使用的额定电压值是220V,频率是50Hz。要注意,有些进口机器或水货机器的输入电压和频率是110V/60Hz,或者有一个选择开关,在我国使用必须拨到220V挡,否则将烧毁电源适配器。
● 额定输出电压和最大电流值。如16V/3A等,表示输出的电压为16V,输出的额定电流为3A,不同笔记本电脑的输出电流和电流一般是不同的,在更换适配器的时候要注意输出电压和电流,同样是IBM的16V的适配器,P3的机器电流可能是3A左右,但是N的机器可能是4A以上,如果采用一个电流小的适配器可能会导致机器不能正常工作,因此有必要加以区分。
● 接口的差异。即使有些接口一样,但其内部的引脚顺序或电压也经常不同。如果代换电源适配器,需要检测电压并分析笔记本电脑的供电电路,看是否能代换,有时需要将旧的接头剪下来,连在好的适配器上或者更改引脚顺序和接口。
2.保护隔离电路
保护隔离电路就是电流的安全运输通道。电流在输送的过程中需要一定的保护措施,保护隔离电路具有保护和隔离两大作用。
● 隔离作用。笔记本电脑上的供电分电源适配器供电和电池供电两种,当电源适配器供电正常时,由电源适配器供电,电源适配器供电不正常时(如停电、没有插上电源等),由电池供电,这样自动隔离电池与外界电源,防止电池电源窜入电源适配器等相关电路,烧毁供电元件。保护隔离电路损坏后将造成笔记本电脑不供电。
● 保护作用。末开机保护隔离电路就已经工作了,当插上电源插头,接上适配器的瞬间保护隔离电路上就有电压了,同时电他的电压也送到保护隔离电路,经笔记本电脑选择一种输入电压,然后把这个电压送到公共点。多数笔记本电脑上采用MAX1631一MAXl635系列电源芯片,其22脚接主电源,因此我们通常把这个引脚作为公共测试点,这样易找、易记。当输入电压、电流超出允许范围值,保护隔离电路就会切断电压,当然也就没有电流,起到了保护作用。
3.待机电路
待机电路是通过待机芯片或线性稳压集成电路将主供电降压成3.3V和5V的直流电压,即产生前期3.3V和5V电源电压,该电压也是在没有开机的时候就具有的,它为开机电路和需要待机的设备提供电源。此电压不正常将造成笔记本电脑不能开机。
4.开机电路
开机电路的电源供应是由待机电路提供,同时待机电路还向开机按键提供电压,当按下开机键,触发开机电路,输出各种开机控制信号,送到各芯片及系统单元电路,各单元电路开始工作,开机电路出现故障也会造成不能开机,开机电路是由单独的开机芯片组成的。
5.系统单元电路的供电电路
系统单元电路的电源电路将16V左右的主供电降压为3.3V/5V或者1.8V/2.5V的直流电压,提供给主板上各个单元电路(如插槽、南桥、北桥、时钟电路、显卡和BIOS等),系统单元电路电源产生均采用PWM开关电源。
6.CPU供电单元电路
CPU供电单元电路也是采用PWM开关电源给CPU提供十分稳定的供电电压,CPU供电芯片是该部分的核心元件,P3的笔记本电脑的CPU供电有内核和外核两路供电,P4的CPU供电只有一路供电。
7.高压单元电路
高压单元电路由高压板供电电路和高压板电路组成,高压板供电单元电路为高压板提供电源,由高压板的升压电路产生400—1000V的高压为灯管供电,同时提供控制和亮度调节信号。
8.充电管理电路
充电管理电路负责对电池的充电管理,当电池电压下降到一定程度的时候由充电管理电路给电池充电。
2.2 电源的启动顺序
笔记本电脑电路的电源启动顺序如下。
(1)将电源适配器接上笔记本电脑,接上220V的交流电源,不按开机键,就会从电源适
配器输出10余伏的主电压提供给保护隔离电路。
(2)当待机电压和电流正常时,经保护隔离电路,将主电压加到待机电路。经待机芯片产生笔记本电脑主板电源供电电路控制信号;同时保护隔离电路分别给系统单元电路、CPU单元电路和高压板控制电路,此时没有相应的控制信号,所以这些电路不能工作。另外此时还为电池充电管理电路供电。
(3)当按下笔记本电脑开机键时,笔记本电脑被触发而开始启动,产生一个低电平触发开机电路,开机芯片会产生相应的控制信号控制系统单元电路,系统单元电路开始工作,开始给主板上各个部件供电。
(4)当系统单元电路工作正常后,会给CPU单元电路提供一个5V的电压,同时在开机电路的控制信号的作用下,CPU供电电路开始工作,将主电压降低到CPU的核心电压,给CPU供电,CPU才能正常工作。
整个加电的过程中就是笔记本电脑在按下开机键前后电路的工作过程。在维修过程中出现不开机的情况或按下开机键没有任何反应,以及技下开机键以后指示灯一闪即灭,都是供电系统故障造成的。
2.3 单元电路的供电测试
笔记本电脑电路的关键测试点有保护隔离电路的测试点、待机电路的测试点、开机电路、系统单元电路的测试点和CPU单元电路的测试点。
1.保护隔离电路的关键测试点
保护隔离电路的测试点为电源公共点,如MAX1632的22脚可以作为公共点。如果公共测试点有16V左右的电压,说明保护隔离电路工作正常,反之,则保护隔离电路有故障。
2.待机电路的关键测试点
待机电路的测试点为开机键的引脚电压,开机键引脚上有高电平,说明待机电路工作正常;引脚上没有高电平,说明持机电路及待机电路之前的电路有故障。
3.开机电路的关键测试点
开机电路的关键测试点为电源电路的各种控制信号。测量开机芯片的输出端,观察在按下和松开电源开关时芯片的输出端电压是否有0—5V的跳变。如果电压正常,说明保护隔离电路、待机电路和开机电路均正常,反之,则开机电路有故障。
4.系统单元供电电路的关键测试点
系统单元电路的测试点为3.3V和5V的电感线圈,也可以测量滤波电容两端的电压,如果电压正常,说明保护隔离电路、待机电路、开机电路和系统单元电路均正常,反之,则系统单元供电电路或开机电路有故障。
5.CPU单元电路的关键测试点
CPU单元电路的测试点为CPU内外核的电感线圈,内外核电压正常说明从保护隔离电路、待机电路、开机电路、系统单元电路和CPU供电电路均正常,反之,则开机电路有故障。
以上五个测试点不只是电压的测试点,也是测试是否有短路的关键测试点。在维修机器的过程中,如果其中一个电路有短路的情况,导致机器没法加电的时候,我们需要测量它们的对地电阻,逐一找出短路的故障部位。
2.4 适配器供电电路
笔记本电脑电源适配器供电电路的作用是将电源适配器输出的15V一20V直流电,通过控制电路提供给笔记本电脑的系统单元电路、CPU核心供电电路和电池充电电路等。这部分电路简单,但电流较大,是笔记本电脑故障的高发部位。
笔记本电脑适配器供电电路的故障常表现为整机无电源,少数笔记本电脑适配器供电电路发生故障时将烧毁电源适配器。下面对常见的几种典型的笔记本电脑适配器供电电路进行
分析。
2.4.1 IBM T30适配器供电电路
IBM T30适配器供电电路如图2-2所示。
交流电源适配器输出16V直流电送到4芯插座J16,其中3、4脚接地,1、2脚接16V电源,经保险管F2输出16VSRC,供待机电路和开机电路等。P沟道场效应管VT34(SI4435)的导退受开机电路的控制。在实际电路图中,控制电路没有安装,因此无论在待机和开机状态,只要电源适配器输入了电压,由R143给VT34(SI4435)的第4脚提供一个高电平,则保持导通状态,输出16V的DOCK_PWRl6_Q34电压,经R210、R211和R233给VT36的S极提供16V的电压。当电源适配器供电时,从TB6808的第4脚输出一个比电源还高的20.5V的电压,使VT33导通,输出20.4V的直流电压,经R224送到VT36的G级,G级的电压为19V左右,比16V的S极还要高,因此VT36饱和导通,输出16V的VINT16电压,给系统单元电路、CPU核心供电电路和电池充电电路等提供电源。
当电池供电时,VT36截止,由电池提供约12V的VINT16电压,给系统单元电路、CPU核心供电电路和电池充电电路等提供电源。同时由于VT36截止,切断电池与电源适配器的退路,防止电池电压经VT34窜入电源适配器供电电路,烧毁元件,起到保护隔离作用。
C72、C93和C8为滤波电容。
电路中的保险F2、VT34(SI4435)和VT36(IRF7413)损坏,将造成使用适配器供电不能开机。
Q36(IRF7413)为N沟道场管,要求G极比S极高才能导通,这个电压由TB6808的第4脚提供(由TB6808内部升压产生)。
2.4.2 ACER R30适配器供电电路
ACER R30适配器供电电路如图2—3所示。
交流电源适配器输出的直流电送到2芯插座JK1,经滤波电感L15输出AD+电源,供待
机电路和开机电路等,P沟道场效应管U51(FDS4435)的导通受开机电路的控制。在待机状态下,由于R381给U51(FDS4435)的第4脚提供一个高电平,因此保持截至状态。当开机电路输出一个低电平时,U51导通,给系统单元电路、CPU核心供电电路和电池充电电路等提供电源。BC288、BC279、BC252和BC253为滤波电容。
电路中的滤波电感L15和U51(FDS4435)损坏,将造成使用适配器供电不能开机。
2.4.3 东芝1410适配器供电电路
东芝1410适配器供电电路如图2-4所示。
交流电源适配器输出的19V直流电经插座送到共模滤波器F8800,经共模滤波器滤波后,输入到保险F8800,经隔离二极管VD8800和VD8802输出到P沟道场效应管VT8800,它的导通受开机电路的控制。在待机状态下,由于电阻给VT8800的第4脚提供高电乎,因此保持截至状态。当开机电路输出低电平时,VT8800导通,给系统单元电路、CPU核心供电电路和电池充电电路等提供电源。
电路中的滤波电感F8800和VT8800损坏,将造成使用适配器供电时不能开机。
共模滤波器也叫双向滤波器。当高频开关干扰电流流过时,其内部的两组线圈产生的磁场极性相反,相互抵消,防止电源适配器的开关干扰信号传入笔记本电脑。同时也防止笔记本电脑的开关干扰信号经电源适配器传入电网。隔离二极管VD8800和VD8802利用二极管的单相导电性,防止电源适配器无电压输出时,电池的电压加到电源适配器,烧毁电源适配器。
2.5 笔记本电脑电池供电电路
笔记本电脑电池是在电源适配器无电压输出时,向笔记本电脑提供电源的备用设备,这给操作人员提供了诸多方便。
2.5.1 笔记本电脑电池的内部结构
笔记本电脑电池的种类繁多,接口也不同,一般为5—7个触点,其中常用的有5个触点,它们分别接电源正极、电源负极、时钟线、数据线和温度检测线。笔记本电脑电池内部结构如图2-5所示。
● 笔记本电脑内部的电池是由多节电池组成的电池组,电池两两并联后再串联,两两并联的目的是提高电池的容量和可靠性,并联后再串联的目的是提高输出电压。
● ECC为电源正极,常用BT+、M-BAT-IN或S-BAT-IN等表示。
● GND为地,也就是电源负极。
● SCL为时钟线,常用BAT_SCLK、12C_CLK_BT等表示。
● SDA为数据线,常用BAT_DATA、12C_DATA_BT等表示。
● TEMP为温度检测线,常用M_TEMP、TH等表示。
2.5.2 笔记本电脑电池电芯更换
笔记本电脑电池使用一段时间之后,容量会逐渐下降,这是大家有目共睹的,当容量下降到一定程度而不能满足要求的时候就需要更换电池了。笔记本电脑的电池比较昂贵,且有时购买相同的笔记本电脑电池比较困难,我们可以用新的电池芯来更换原有的电芯,或者利用其他品牌的电池芯来更换,这种更换方法通用性较强,掌握这种技术对维修笔记本电脑十分有利,此技术同样适合摄像机电池的维修。
笔记本电脑电池主要由保护电路板、电芯和外壳三部分组成,电路板的作用主要是检测电池的温度,若电池温度过高,就切断电源输出或停止充电,以保护电池。目前的笔记本电脑一般使用捏电池电芯,当然也有少数电池采用镍氢电池,只要体积和容量相同,相同种类的电池均可以更换,铿电池的最大优点是没有记忆效应,容量重量比大,但是伯过充放电,而且对电池的一致性要求很高,’充放电保护板一旦发现每个电池性能不一样,就切断输出,不能再使用了,此时必须更换电池,下面以IBM600电池为例说明电芯的更换方法。
1.拆开外壳
要换电芯,首先要拆开外壳,露出电芯。需要的工具有黑胶布、榔头或小锤子、废旧充值卡片(或者您的指甲)。
先把电池放到一个比较稳定的工作台上,在电池的缝隙处缠几圈黑胶布或垫一层纸,用小锤子以适当的力度砸电池的缝隙处,如果你没有做过,可以用由小到大地用力,直到砸到能听到微小的塑料断裂的声音,说明里面的粘胶松脱了,就这样来回地慢慢地敲几圈,等到周围的粘胶基本上都松开以后,再用塑料卡片或磨尖了的充值卡片,插进电池已经裂开的缝隙里,慢慢的往前推进,直至把电池的每处裂缝都完好地分开,当然如果你的指甲足够厉害,用它取而代之可以起到事半功倍的效果。如果你不怕损坏外观,也可以用小刀轻轻地剔开。
然后把电池里面的软胶剔出,这时就可以看见电池了,里面有6个18650的锂电芯,2并3串地连在一起。然后把它们从外壳里面取出来,电芯是直接点焊在柔性的镍片上的,要把连接的4个镍片剪断,方可拿下电池。至此,电池拆卸完毕。
2.更换电芯
将准备好的电芯两两并联在一起,最好用点焊,比较结实牢固,看起来也专业点,实在不行也可以手工焊接,用粗一点的软铜导线,但是也不要太粗,否则放不下。注意,在对电地上锡时,先在被焊接面上涂上一些焊锡膏,烙铁上沾上一点锡,在涂焊锡膏的地方上一层薄薄的焊锡,焊锡不均匀时可以用烙铁头与焊点处来会摩擦几次,但速度一定要快,不能长时间加热。然后先对焊线吃锡,将焊线迅速地焊在电地上,两两并联后串联起来,电池正负极不能焊错,否则电池可能爆炸,按照原来电池的摆放顺序,一起放入电池盒内,再把4根导线焊接到触点上面。注意顺序是先焊0V端,就是最低电压端(整个电池的负极),然后焊地址线和数据线,最后焊电池的正极,这样可以避免电路板意外损坏。
特别强调,用电烙铁焊接电芯一定要迅速,加热时间过长,可能引起电池损坏,甚至炸裂。在大中城市的电子城里有专门加工电池的,他们有专用工具,焊接比较迅速,焊接质量和厂家不相上下,笔记本电脑电池的焊接可以请他们处理。
3.测试电池
如果你能保证电芯的可靠性,可以免去这一步。先把盒子盖好,用透明胶带暂时捆上,放入机器,开机,有可能会出现开不了机的情况,不过不用担心,插上电源,开机,再
拔下来就可以了,进入系统,查看电池属性,此时的电量显示是上次换的时候的电量,并非目前的实际电量。此时的任务是把电量报警的待机功能等统统去掉,慢慢等它自动熄灭,至于等多长时间,就要看你换进去的电他的容量了。等到笔记本电脑熄灭以后,插上电源适配器开机充电(最好是一次性充满),充电的时候可以开机也可以不开机,不开机充电可能会快一些,充满了再用完一次,这样可以使电池内的活性物质都参加化学反应,电池的容量才能得到最大的发挥,如果电池的容量始终达不到额定值,可以反复3—5次对电池进行充电和放电。
4.安装固定
电池的安装和固定比较简单,不过做得好坏直接影响电池外观,在粘合的时候可以选用立得宝、热熔胶和乳白胶等,各有优点和缺点。推荐用502胶水,胶水干得比较快,质地比较脆,便于以后拆卸。在涂胶水的时候要适量,防止胶水流到外壳上,影响美观,只要把胶水涂在接缝的内层,在几个边的中间部位涂几处就可以了,尽量不要涂在边角上,这样以后拆修比较困难,然后盖上盒子施加一定压力,等几分钟后,待胶水干了就可以使用了。
至此电池的改装就完毕了。
2.5.3 IBM T30电池供电电路
IBM T30电池供电电路如图2—6所示。
电池输出的12V直流电送到J13(5脚接地,1脚接12V电源),经保险管F12输出M-BAT-PWR,然后经N沟道场效应管VT8(IRF7413)进入P沟道场效应管VT10(TPC8103),输出BAT-PWRl2。
VT8、VT10的导通分别受电池供电控制信号电路M1—DRV和M2—DILV的控制,M1_DRV为高电平时VT8导通,M2_RV为低电平时VT10导通。
在电池供电状态下,分别测量保险管、VT8和VTl0的输入/输出电压,若有输入无输出,说明该级损坏或控制电路有故障,可以通过测量M1_DRV和服M2_DRV信号来判断是控制电路故障还是元件损坏(控制电压正常,输入电压正常而输出电压不正常说明场效应管损坏)。
2.5.4 ACER R30直流供电电路
ACER R30直流供电电路如图2—7所示。
电池输出的12V直流电送到CNl7(5脚接地,1脚接电源),经保险管F6输出电池电压BT+: U57的导通分别受AD+IN信号的控制,电路AD+IN为电源适配器的电压。当电源适配器有电压输出时,经VD30、R395和R394分压后(检测电压),使U57的栅极为高电平,U57截止,截断电池供电通路,此时笔记本电脑的电源由电源适配器提供。反之,当电源适配器无电压输出时,经VD30、R395和R394分压后,使U57的栅极为低电平,U57导通,此时笔记本电脑的电源由电池提供。
在电池供电状态下分别测量保险管、U57的输入/输出电压,若有输入无输出,说明该级损坏或检测电压电路有故障,可以通过测量U57的栅极电压来判断是检测电压电路故障还是元件损坏(检测电压电压正常,而U57输入正常而输出不正常说明场效应管损坏)。
BC524为滤波电容。
2.6 保护隔离电路
保护隔离电路是笔记本电脑的最前端,起电流通路的作用,同时监控电路中的电压和电流。当外界的电压或电流超过正常范围以后,保护电路动作,切断电源,以免烧坏笔记本电脑主板或内部的其他设备。保护电路的故障可能是保护电路本身故障,也可能是其他原因引起保护电路动作造成的故障。
这里主要讲解保护隔离电路的作用,掌握保护隔离电路的工作原理,根据工作原理分析具体的电路,排除保护隔离电路的常见故障,重点掌握保护隔离电路的检修流程,了解保护隔离电路的易损元件。
在什么时候需要检查保护隔离电路呢?
当220V交流输入正常,电源适配器输出了16V左右的电压时,公共点上没有电压时,需要检修保护隔离电电路。或者电池供电正常,而公共点上没有电压时,需要检修保护隔离电电路。
笔记本电脑的保护隔离电路不是一个独立的电路,它融于直流供电电路和适配器供电电路中。保护隔离电路的维修仅涉及直流供电电路和适配器供电电路。
2.6.1 保护电路电路组成
保护隔离电路的组件比较少,一般由保险管、滤波电容、二极管和场效应管组成。
● 保险管的作用是当电流过大的时候,自动熔断,切断电源,保护笔记本电脑,避免造成更大故障。
● 滤波电容的一端接供电,另一端接地,主要滤出供电中的杂波,使得电压更加平滑。
● 二极管具有隔离作用。由于电源适配器的电压高于电池电压,电源适配据有电
压的时候,二极管导通,由电源适配器供电;电源适配器无电压的时候,二极管截止,由电池给笔记本电脑供电,并避免没有插上220V的交流电时,电流回流到电源适配器,烧毁适配器,如图2—8所示。
● 场效应管的作用相当于一个开关,笔记本电脑开机时导通,持机时或电流过大的时候关闭。
IBM、SONY等进口机器的保护隔离电路比较复杂,国产的联想、方正和TCL等这些机型的保护隔离电路都很简单。
2.6.2 保护隔离电路的检修流程
接上电源适配器,测试公共点上没有16V左右的电压,这时需要检修保护隔离电路。
1.检测输入电压
在检修笔记本电脑的时候先拔掉笔记本电脑电池,接上可调电源,测量笔记本电脑主板电源接口是否有15—24V的电压输入,监测整机电流,同时判断电源适配器是否正常。
2.检测输出电压
找到主板的公共点。以目前采用最多的MAX1632的第22脚为公共点,LTC1628的22脚是公共点,或者测试该芯片的电源滤波电容两端的电压,以及高端场效管的D级电压。
测量主板公共点的电压是否正常。如果电压正常说明整个保护隔离电路是良好的,其他部位有故障;如果公共点没有电压,则需要检修保护隔离电路。
笔记本电脑的电路比较紧密,不容易查找,在测试过程中,选择标志性的元件。
3.检查输入与输出电路之间的元件
当确定保护隔离电路有故障时,从电源接口开始跑电路,找出电源接口和公共点之问的电子元件。保护隔离电路的元件很少,关键性元件最多不超过五个,典型电路如图2—9所示。
保护隔离电路的测量方法。
(1)用万用表13Ω挡测量公共点和电源接口对地电阻,判断是否短路,如电阻接近或等于0Ω,说明有电路有短路故障,首先排除短路元件。
(2)从电源接口依次测量电压,如共模滤波器、保险管、隔离二极管和场效应管,哪一个元件有电压输入、没有输出,说明该元件可能有故障。
(3)如果场效应管有电压输入、没有输出,断电后判断场管为N沟通还是P沟道,确定场管的G极为高电平导通还是低电平导通,然后加电测试场管的G极控制电压是否正常,如控制条件满足但场效应管不工作,说明场效应管损坏,需要更换场效应管,如G极没有相应的电平,不符合场效应管导通条件,按下开机键测量是否能工作,否则应检修场管G极相连接的控制电路。
N沟通场效应管的栅极为高电平时场效应管导通,P沟道场效应管的栅极为低电平时场效应管导通。
2.6.3 保护隔离电路的易损元件
(1)电源插头接口。用户长期插拔或弯折,造成电源插头接口脱焊,接触不良。
(2)场效应管。场效应管的故障率较高,损坏后断路,造成无主供电。
(3)场效应管G极的控制电路:场效应管G极的控制电路出现故障后,不能控制场效应管的导迈,造成不能开机。
(4)保险电阻。电流过大或电压不稳,以及负载短路造成损坏,损坏后电阻值无穷大,切断电源。更换保险电阻之前,需要确定是什么原因造成保险电阻损坏的,避免造成更大故障。
(5)隔离二极管。隔离二极管采用并联方式,很少同时损坏,但第一个隔离二极管损坏断路后,不及时更换会造成其他隔离二极管损坏。如果隔离二极管短路,可能损坏电源适配器。
(6)稳压二极管。输入电压过高会造成稳压二极管损坏,损坏后对地短路,造成主供电对地短路,烧毁保险管,从而达到保护笔记本电脑的目的。目前多数机型没有设计稳压二极管。
(7)滤波电容。滤波电容对地短路后,造成主供电对地短路,烧毁保险管。
硬启动工作过程
按下开机按键,启动就开始了。启动过程分为硬启动和软启动两步。硬启动就是指给笔记本电脑加电。产生各芯片必需的时钟信号和复位的过程3而软启动部分是指BIOS的POST自检过程,通过POST自检程序检测电脑的配置和能否正常工作,产生各种总线信号,形成硬件配置信息。无论是笔记本电脑还是台式机均先硬启动而后再软件启动。
由于笔记本电脑启动按照一定的顺序进行,在此过程中对笔记本电脑硬件进行检查和参数设定,维修人员可以根据笔记本电脑启动的进度,确定哪些单元电路是正常的以及故障的部位。这样就可以根据笔记本电脑完成启动的部件,迅速、准确地判断故障范围,而不至于瞎模乱控。
本串讲述的内容分为3部分:
● 硬启动电路的原理和维修
● 软启动电路的原理和维修
● 持机和开机电路的原理和维修
3.1 硬启动
笔记本电脑硬启动主要是给各单元电路加电,产生芯片正常工作的各种信号,为软启动做好准备。本节讲述笔记本电脑硬启动的过程,根据启动表现出的现象,判断硬启动是否完成。然后讲述硬启动的关键测试点、检修方法和检修实例。
3.1.1 硬启动工作过程
笔记本电脑硬启动工作过程如图3—1所示。
笔记本电脑硬启动过程可以概述为:供电一时钟一复位。
1.供电产生过程
(1)硬启动供电电路作用
系统单元电路产生的3.3V和5V的电压,给各单元电路供电,CPU单元电路产生CPU的内外核供电电压。
(2)供电电压形成过程
接上电源适配器,将16V左右的直流电送到笔记本电脑,当我们按下开机键后,将加到系统单元电路和CPU核电路的16V左右的主电压,经系统单元电路产生3.3V和5V的系统供电电源,送系统单元电路,经CPU单元电路产生CPU核心电压,为CPU供电。
(3)供电电路关键测试点
笔记本电脑系统单元电路和CPU供电均有两个滤波电感,和几个并联的滤波电容,可以测量滤波电感输出端对地电压或滤波电容两端电压,确定输出电压是否正常。相关电路的易损件及检修流程见“系统单元电路”和“CPU单元电路”。
2.时钟情号的产生
时钟电路作用:供电电压加到时钟电路,时钟电路产生各种时钟信号,使各单元电路有序进行。
时钟信号产生的条件:只有时钟电路供电和PG信号正常,时钟电路才能正常工作,相关芯片的时钟信号还接受STOP信号的控制,实现关停某一个设备。
时钟电路关键测试点:
(1)时钟电路供电是否正常。
(2)基准时钟电路的晶体是否起振,需用示波器测量。
(3)测量时钟信号的输出,直流电压为电压的1/2,不同设备的时钟频率不同,只要有一路由输出,就说明时钟电路工作正常:若某一路无输出,需要检查该路的STOP信号,时钟电路的维修请见“时钟电路”的相关章节。
3.复位信号的产生
复位信号的作用:对数字电路置零。
复位信号产生的条件:
①供电正常;
②时钟信号正常;
③南桥内的复位电路良好的情况下才有复位信号产生。
复位信号产生过程:系统单元供电电路产生的PG信号分别送往南桥、北桥,作为南桥、北桥的复位信号,之后南桥、北桥开始工作。南桥产生的PCL-STOP信号直接送到时钟芯片,由北桥产生CPU—STOP信号,和CPU核电路产生的PG信号一同送到CPU,由CPU产生的CPU-STOP信号和南桥产生的PCL-STOP信号又送到时钟芯片,时钟电路才开始工作。当时钟电路工作正常后,产生各路时钟信号,送往主板上各部分单元电路。其中当南桥收到时钟信号以后,南桥的复位电路开始工作,产生各种复位信号,其中DRL-RST#去复位主板上的各种设备和芯片,如硬盘、光驱和插槽等。另一路PCI-RST#去复位北桥,再由北桥芯片产生CPU复位信号CPU-RST#,由CPU-RST#去复位CPU,当CPU收到复位信号以后,CPU的工作条件具备,完成硬启动。
复位信号的测量:笔记本电脑一般采用低电平复位。复位信号均是直接或间接由南桥提供,只要任何一个设备上的复位信号正常,就说明南桥的复位电路工作正常,其他电路的复位信号也就基本正常。为了测量方便,我们一般测量IDE接口的第①脚。如果这时某个设备没有复位信号,则是南桥到设备的相关电路,CPU的复位信号的形成和其他设备的复位有所不同,CPU的复位信号是由北桥产生的,北桥的复位信号又是由南桥提供的。
3.1.2 硬启动完成和未完成的表现
1.硕启动完成的表现
在硬启动过程中,产生系统单元电路电压和CPU核心电压,形成时钟信号,产生各种复位信号。硬启动完成后的表现为:
(1)3.3V/5V供电和CPU核供电均正常,风扇转动。
(2)时钟信号和复位信号形成,可以测量插槽的复位信号和CPU的复位信号来判断。
(3)BIOS选中CPU,BIOS上有片选信号时为低电平。
(4)通过可调电源监控笔记本电脑的电流应为0.8—1A左右。
(5)CPU、南桥和北桥有一定的温升。
2.硬启动没有完成故障现象
系统单元电路电压和CPU核心电压,时钟信号和复位信号任何一处不正常,都不能完成硬启动,现象表现为以下几点。
(1)硬启动未完最明显的现象就是CPU不能工作,代码卡测试显示代码“00”或者直接就显示“FF”,代码不发生变化,CPU没有明显温升。
(2)通过可调电源监控笔记本电脑的电流应为0.8A左右。
(3)用万用表测得BIOS上的片选信号一直为高电平。
3.硬启动不能完成的原因
硬启动末完成的最终结果就是导致CPU不工作,CPU不工作的原因一般是CPU的工作条件不满足,包括如下几项。
(1)供电:3.3V、5V和CPU的内外核供电,同时还包括南北桥的前期供电,任意缺少一组供电导致CPU不工作,可以测量串联在电路中的电感的输出电压来判断是否正常,请参照相关电路的维修。
(2)时钟信号、复位信号是否满足,时钟信号、复位信号中任意一个信号不正常均会导致CPU不工作。
(3)总线故障:包括地址线、数据线漏电、断裂,南北桥损坏或者开路,造成总线错误和缺少某个信号,这些均会造成CPU不工作。
(4)笔记本电脑的凹U座虏焊、笔记本电脑的北桥虚焊导致凹U不工作的情况时有发生。
4.硕启动不能完成的测试点
(1)测量CPU的工作条件是否满足,最直接的测试点是BIOS上的片选信号,如果有低电平的片选信号,说明BIOS可以选中CPU,CPU工作条件满足了,硬启动完成。
(2)CPU座上的PG信号和复位信号。我们在实际的维修中要按部就班,先测量供电,然后检查时钟和复位信号。在维修的过程中这三个条件都满足的情况下,CPU仍然不能工作,如果有相同的CPU可以先换一个试试,确定是不是CPU本身的故障。
3.2 软启动
整个笔记本电脑的开机过程分为硬件启动和软启动,在硬启动过程中完成加电过程,产生了时钟情号和复位信号;之后,电脑就进入软启动状态,即BIOS开始工作,将控制权交给BIOS的POST程序,由POST程序检查硬件设备的工作状态和配置信息,产生各种总线信号,初姑化硬件,点亮显示器,然后将控制交给操作系统,完成软启动。
本节主要讲述笔记本电脑软启动的电路结构、软启动示意图和软启动的工作过程,以及检修流程、维修思路和维修方法。
3.2.1 CPU寻址过程
1.CPU寻址过程方框图
CPU寻址过程方框图如图3—2所示。
下面解释信号标识的含义。
(1)DS#:CPU地址选通信号,低电平有效。地址选通信号,就是好像我们出行一样,有几条路可供选择,具体选择走哪一条,在CPU与北桥之间的地址线是单向传输的。
(2)BSY#:FSB总线忙信号,高电平表示总线不忙,低电平表示总线忙。总线忙表示地址线上正在传输信号。
(3)FRAME#:PCI帧周期信号,低电平表示PCI总线启动工作,高电平表示PCI总线没有工作。
(4)TRDY#/IRDY#:主/从设备淮备好信号,低电平有效。主设备就绪信号和从设备就绪信号,从北桥到南桥传输数据的时候,以北桥为主,南桥为从;如果南桥到北桥传输数据的时
候,南桥为主,北桥为从。
(5)CS#:片选信号。低电平选中,高电平没有选中。
(6)A0一A31:地址线单向传输;D0一D63数据线双向传输。A0一A31和D0一D63这些地址线和数据线一条都不能断路和短路,否则都会导致不能正常传输地址和数据,使得机器不能点亮。
(7)WE#:写允许信号,低电平表示可写,高电平表示只读。
(8)0E#:数据允许输出,低电平表示允许,高电平不允许,发给CPU让CPU执行相当指令。
2.CPU寻址过程详解
在硬启动过程中,CPURST复位信号发出后并保持一定时间的低电平。当供电已经稳定后,才撤去RESET低电平,保持高电平,CPU开始工作,硬启动完成,开始进行软启动,运行BIOS中的POST自检程序。
(1) CPU与北桥
POST首先检查芯片、一级缓存和二级缓存是否正常工作。无异常情况下,CPU会通过接口电路的DBSY#信号线检查FSB前端总线是否繁忙。当DBSY#为低电平时表示FSB总线繁忙,只有繁忙解除,CPU才进行下一步工作;当DBSY#为高电平时表示FSB总线不繁忙,CPU会通过ADS#地址通信线告诉北桥我要发送数据了;当北桥接到这个信号后,如果自身完好并己准各好时,北桥会发一个低电平给CPU,向CPU表明我已经准备好,可以接收数据了,这时CPU才会通过A31一A0发送FFFOH地址信号,它是BIOS内的一条转移指令。无论是AWARD BIOS,还是AMI BIOS,都跳到BIOS真正的启动代码处,这也是x86体系CPU的约定(即从FFFFOH处开始执行指令)。A31一A0到北桥的FSB前端总线接口,通过FSB的频率转换、电平转换和地址译码后传到北桥。
(2)北桥与南桥
北桥使PCI帧周期信号FRAME#为低电平,启动PCI总线工作,建立起北桥和南桥的连接,然后主设备准备好信号IRDY#转换为低电平,通过IRDY#信号线告诉南桥,我要发数据给你,准备接收吧!
如果南桥准备好了,南桥会把从设备准备好信号TRDY#变为低电平送到北桥,告诉北桥我己准备好接收数据,请发送数据吧!北桥接到低电平的TRDY#信号后(这时FRAME#、IRDY#和TRDY#全部为低电平,低电平有效),北桥把收到的地址信号通过北桥的PCI总线接口译码,将A31一A0这32根地址线发送到南桥,这些地址信号经南桥的HC总线接口译码后送给南桥。
(3)南桥与BIOS
南桥将A17一A0地址信号线送到BIOS(1SA列BIOS的地址线为A17一A0,共18根),这个地址信号到BIOS内部的地址译码器译码,知道了CPU需要的是哪一部分指令。然后会选择这部分数据的相应存储体(存储体将不同的指令存放在不同的存储器上),这时南桥的ISA总线给BIOS的WE持高电平(只读),还通过南桥内部X总线X—BUS向BIOS发出一个低电平的片选信号,这时允许BIOS把数据调入数据缓冲器,这时X-BUS会把OE#变为低电平,允许数据输出,这些数据通过D7一D0传输给南桥内部的ISA总线。
(4)总线返回过程
ISA总线再通过译码器译码给南桥,南桥再通过PCI总线接口译码,先把FRAME#变为低电平,启动PCI总线工作,建立起北桥和南桥的连接,南桥将主设备准备好信号IRDY#转换为低电平并告诉北桥,北桥又将从设备准备好信号TRDY#变为低电平送回南桥。
然后南桥的PCI接口电路译码后,通过南桥的PCI总线的D31一D0传输给北桥,北桥再通过FSB总线接口译码后,通过FSB总线的数据线D63一D0送到CPU的FSB总线接口,
经FSB总线接口译码后送到CPU。
3. 数据传输过程
● BI0S的D7一D0为8位数据线。
● ISA为16位总线。
● PCI的D31一D0是32位数据线。
● FSB的D63一D0为64位数据线。
● BIOS传1次为8位、传8次才为64位;ISA传4次才为64位;PCI传2次才为64位;FSB只需要传输一次,如下所示:
3.2.2 软启动基本知识介绍
在硬启动完成后,CPU的寻址指令发出,而且在BIOS中找到POST程序之后,执行POST的时候就开始软启动。也就是说供电、时钟和复位全部正常,CPU的工作条件满足,CPU也就开始工作,我们用诊断卡可以从00开始跑代码。
1.CPU的寻址过程的转换
由于CPU与北桥、北桥与南桥、南桥与BIOS的频率、位宽和工作电压不同,而它们之间要进行指令交换和数据传输,必须要求有相同工作电压和工作频率。在CPU的寻址过程需要地址转换(译码)、频率转换和电平转换。
因为从CPU发出的寻址指令经前端总线传送到北桥,经北桥转换成PCI总线上的频率和南桥交换数据;又经南桥转换成ISA总线,经ISA总线和BIOS交换数据,并进行相应的地址转换。CPU与北桥之间的工作频率为400MHz或533MHz,有的高达1GHz,北桥与南桥之间的工作频率P3为33MHz,P4的工作频率为66MHz,南桥与BIOS之间的工作频率为8MHz。
芯片与芯片之间的数据传输除了要求总线频率相同之外,还要求接口电平相同,因此需要相应的电平转换。CPU与北桥之间的工作电压P3为2.5V,P4的为1.5V左右,北桥与南桥之间的工作电压2.5V,南桥与BIOS之间的工作电压5V。
2.软启动的测试点
使用笔记本电脑测试卡监测PCI总线,采用迷你插槽。
(1)迷你插槽的第64脚是PCI帧周期信号FRAME#,低电平表示PCI总线启动工作;高电平表示PCI总线没有工作。PCI槽有循环帧信号时诊断卡的FRAME指示灯才闪亮,平时常亮。
(2)迷你插槽的第66脚主设备好信号IRDY#低电平有效,有IRDY信号时诊断卡的IRDY指示灯才闪亮,否则不亮。
(3)迷你插槽的第61脚从设备准备好信号TRDY#,低电平有效。
其中第1、2项都有一次电压岿S变,说明硬启动完成。
3.CPU执行POST过程
当BIOS的数据指令返回到CPU后,CPU首先要求BIOS执行POST加电自检程序。POST的主要任务是检测主板关键设备是否存在和能否正常工作。由于POST是最早进行的检测程
序,此时主板上的一些关键设备还没有初始化,所以机器在执行POST过程中不会显示。当POST自检中发现关键性错误,对于非常严重的故障则停机,发出声音报警,等待用户处理,根据报警声音可以确定故障部位。对于非关键性错误,在POST自检程序完成后给出相应提示。
CPU执行POST的过程如下。
(1)检测CPU、一级、二级缓存和南北桥的完整性。
(2)检测64KB基本内存是否完好。
(3)检测显卡,查找显卡的BIOS,并调用它的内部的初始化代码初始化显卡。此时如果显卡没有问题,就能点亮显示器。首先BIOS找到显卡的BIOS,由显卡的BIOS来初始化显卡,测试显卡内存、同步信号、视频检验和检查显示器接口,然后点亮显示器,在屏幕上显示主板的相关信息,如BIOS的厂家、标识,接着显示显卡的的相关信息,如显卡的型号、内存等,之后显示BIOS的类型、序列号和版本号等内容。
这三步是硬件维修最关键的三步,用可调电源可检测到有三次跳变。
(4)查找其他设备的BIOS并调用它们的初始化代码来初姑化相关设备。
(5)查找完其他设备后,系统BIOS将显示自己的启动画面,并开始检测扩展内存并赋于相应地址。
(6)接下来,主板BIOS开始检测系统中安装的一些标准硬件设备,检查包括IDE0硬盘驱动器、IDE1光盘驱动器、FDD软盘驱动器、串口、井口等设备是否安装,以及这些设备的型号、参数、访问模式(如果是手动设置,就跳过检查参数)。如果电脑在POST自检过程中发现了非关键错误或BIOS设置与实际的硬件不符,则此时在屏幕的中下部将出现提示信息,按F1键可以继续到下一步。
(7)标准设备检测完毕后,系统BIOS检测程序检测安装了哪些即插即用设备以及它们是否正常,之后为其分配中断、DMA通道和I/O端口等资源,使其能正常工作。
(8)至此所有设备检查完毕,电脑将重新清屏,显示详细的配置清单,设备的名称、型号和参数等相关信息,以及它们使用的种类、中断等相关工作参数。
(9)所有的硬件都检测完成并都分配了中断地址,也就是建立起了一个硬件系统,这时将生成一个“ESCD”文件,CPU会将新生成的ESCD和上次的ESCD数据进行比较,有差别时会更新ESCD中的数据,这些数据被存放在北桥芯片的存储器中,供操作系统调用。北桥芯片的存储器由CMOS电池供电,因此电脑关机后仍然能保存,当然CMOS电池掉电信息就丢失了,需要重新配置“ESCD”文件了。
ESCD(Extended System Configuration Data)扩展系统配置数据,主板BIOS通过ESCD与操作系统交换硬件配置信息。
(10)ESCD更新完毕后,CPU也就把POST和中断服务程序执行完毕,接着将执行系统自举程序。系统BIOS的启动代码根据用户指定的启动顺序来启动操作系统,先在启动设备中找到启动文件,然后写入内存,B10S将电脑控制权交给启动文件,由启动文件引导操作系统,如启动WIN98、WIN 2000或WIN XP等系统。
到此电脑硬件检查完毕,在这过程中如果没有特殊的错误提示,说明硬件基本是正常的,当然不能排除质量不好、性能不稳定或不兼容等诸多问题,操作系统的启动不在本书中叙述。
3.2.3 软启动导致开机不亮的故障
软启动就是指CPU执行BIOS中的POST加电自检的过程。软启动过程需要检查CPU、北桥、南桥、内存、显卡、硬盘、光驱、软驱、键盘和即插即用等硬件的完整性,以及对这些硬件的初始化,并分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。硬件CPU、南桥、北桥、显卡、内存都可能导致无显示。硬盘、光驱、软驱、键盘和即插即用等硬件出现故障也可以点亮显示器,屏幕可以出现错误提示,对于软启动故障,诊断卡可以显示故障代码了。维修时最好
采用诊断卡测试,根据代码确定故障部位,但不同的主板、不同的测试卡所对应的代码不完全一样,请参阅诊断卡使用说明书。
软启动涉及的电路范围太宽,几乎所有的重要电路故障都可能造成软启动失败,在主板维修中,软启动电路维修最为复杂,除采用必要的专用维修工具以外,一般采取先简单,后复杂的维修方法,一般顺序是:
更换CPU一更换内存一检查BIOS一检查CPU工作条件一检查BIOS的工作条件一BIOS的CS和OE信号一通过插槽测量南北桥的总线一显卡。
有报警声的机器可根据声音确定故障部位,在实际维修中机器的报警声比诊断卡代码更准确。
1.CPU电路故障
CPU电路故障会使软启动无法完成,造成开机不亮,可用以下几种方法排除。
(1)首先准确判断硬启动是否完成。硬启动完成则说明时钟、复位信号正常。
(2)确认CPU正常工作否,可以更换一个正常的CPU试试,或将这个CPU换到另外的机器去试一下。
(3)检查CPU与北桥的地址线和数据线是否正常,相同类型的总线电阻值相差不大。这个故障用万用表和示波器测量都不是很方便,最好采用CPU带灯测试仪检查。
(4)CPU插槽接触不良也是造成软启动无法完成的重要原因。
2.内存电路故障
内存电路故障会使软启动无法完成,造成开机不亮,内存电路故障主要表现在内存条本身、内存插槽及内存的工作条件不满足这三个方面。
内存本身:有的主板挑内存,存在兼容性问题,内存的颗粒损坏,内存的电路板短路、断路或漏电等,内存故障可以用替换法来判断。
内存插槽:内存插槽存在虚焊,以及内存槽的金属片不好,不能弹回。IBM T21笔记本电脑就有这种内存槽不能弹回的通病。
内存的工作条件:查内存的工作条件,如内存供电(P3的供电为3.3V,P4的机器内存供电是2.5V)。内存供电是通过系统单元电路转换而来:检查内存上的时钟信号是否正常。内存的时钟信号是由时钟电路直接提供的;检查复位信号是否正常,复位信号一般由南桥提供。
3.BIOS引起的故障
(1)程序出错也会导致开机不亮,也是说CPU所执行加电自检程序出错,或者不能初始化显卡。
(2)BIOS的设置不正确,例如CPU超频,超过了额定的频率,自检CPU不过,也会导致开机不亮,相关的内存参数设置不对,显卡的设置不对等均会造成软启动不能完成。
在笔记本电脑开机亮了以后由软启动导致的故障,主要有以下两方面表现。
(1)BIOS中的某些程序坏,不能进入系统,不能识别某些设备,不能进入系统。
(2)BIOS设置不正确,导致某些设备不能使用,或不能进入系统。
4.南北桥电路故障
确定硬启动已经完成,说明南北桥的电源、复位和时钟情号是正常的,南北桥电路造成软启动不能完成,主要是总线信号错误造成的,如前端总线上的地址选通信号和PCI总线的帧周期信号。由于南北桥芯片均采用贴片元件,不便于测量,所以可以来用CPU带灯测试仪或主板诊断卡测试。当然用万用表也可以测量,但它寻找引脚不很方便。另外北桥芯片温度较高,容易出现脱焊的故障。
5.显卡电路故障
根据报警声或诊断卡代码确定是显卡电路出现故障时,才需要对显卡电路进行维修,显卡电路故障有以下几种情况。
(1)显卡供电。显卡供电分为前期的供电和后期的供电。P3的显卡供电为3.3V,P4的显
卡有AOPl.0/2.0/3.0等标准,随着显卡带宽上升供电电压就降低了,电压从2点几伏到1点几伏。
(2)显卡内部的BIOS。笔记本电脑上显卡内部的BIOS错误也会导致显卡不工作。
(3)显卡上元件损坏或虚焊。常见显卡供电的场效应管或三极管损坏,显卡芯片温度过高,造成脱焊,显卡芯片散热不良,造成损坏等。
(4)显卡与北桥芯片的数据通信失败,包括总线开路、短路,北桥芯片内部的接口电路损坏等。
3.2.4 软启动电路故障检修
软启动电路的故障检修十分复杂,涉及的面很宽,几乎所有的单元电路出现故障,都会造成软启动不正常。
1.首先从简单的开始
(1)检查内存:更换内存,检查内存的工作条件。
(2)更换CPU试试。
2.检查CPU的工作条件
通过简单处理后还不能正常启动,则需要检查CPU正常工作的四大条件。
(1)供电。CPU内外核供电是否正常,同时需要检查包括前期和后期的3.3V/5V供电是否正常,显卡供电是否正常。CPU正常工作需要其他单元电路提供条件。
其中,前期的3.3V和5V是通过电源IC转换以后给南北桥的,后期的3.3V和5V是由系统单元电路产生后提供给各单元电路的。
(2)时钟电路工作是否正常,是否都有时钟信号输出。
(3)复位信号是否正常。
(4)测BIOS上的片选信号,判断CPU是否工作,以及ROM芯片上的片选信号CS。在正常的初始化期间,CPU加载和处理BIOS指令时,CS信号应该为高频脉冲。
供电、时钟和复位均正常,如果仍然没有片选信号,说明总线有故障。
3.测南北桥周围电路之间的数据交换
通过手感觉南北桥温度,测PCI总线、前端总线上的地址线和数据线的对地阻值,可以判断南北桥是否有虚焊之类的故障。
3.3 启动电路故障维修实例
[例1] DELL 600开机不亮
故障现象:外接可调电源,按下开机键,电流表指针上升到0.8A处就不能继续上升,开机不亮。
故障分析:硬启动过程是CPU发出寻址指令,通过北桥和南桥到达BIOS芯片。DELL 600笔记本电脑硬启动完成后,电流应该达到1A,现在电流只要0.8A,说明硬启动没有完全完成,CPU没有工作。经查笔记本电脑的供电、时钟和复位都正常,说明CPU工作条件都满足了,主要考虑BIOS的供电,BIOS芯片是否损坏。
检修过程:
(1)测BIoS芯片片选信号。
(2)测3.3V、5V电压以及时钟、复位信号。
(3)测BIOS芯片工作电压。
(4)刷新BIOS或者更换BIOS。
(5)检查南桥芯片。
DELL 600开机不亮,一般需要刷BIOS或更换南桥芯片。
[例2]东芝4260开机不亮
故障现象:外接可调电源,按下开机键,电流表指针上升到1A处就不能继续上升
了,东芝4260的工作电流较大,一般2—3A。
故障分析:从机器看来,电流到达1A,说明供电、时钟和复位都基本正常,需要测试BIOS上是否有片选信号。若没有,判断BIOS的供电和BIOS芯片的好坏,以及南桥的好坏,排除虚焊。
处理办法:
(1)测试BIOS上是否有片选信号,有片选信号而无OE信号,一般是BIOS芯片坏。
(2)供电、时钟和复位都正常,而无片选信号,检查BIOS芯片的工作条件,如供电、AD线。
(3)检查南桥和北桥电路及本身。对北桥加电,5秒后掉电,反复几次,若开始摸着北桥有点烫手,然后北桥芯片温度不断上升,一分钟后模北桥芯片很烫手,说明北桥芯片损坏。
笔记本电脑北桥芯片的工作条件十分恶劣,容易损坏。
待机和开机电路
待机电路和开机电路是笔记本电脑的重要电路,它和台式机的区别较大。笔记本电脑有两种供电方式:采用电源适配器供电时,采用18V左右供电;电池供电时,一般采用12V供电。无论采用哪种供电方式,都要让笔记本电脑能工作于开机或待机状态。待机状态指接上适配器没有按下开机链之前的状态,由适配器提供持机电压。没有接上适配器的时候,由电池提供持机电压。开机电路就是指按下开机键的时候,通过开机电路控制各单元电路,使其开始工作。
在待机状态下笔记本电脑耗电十分微弱。拔掉电源后,待机电路由电池提供电源,因此在维修和长期不用的时候,需要同时拔下电源适配器并取下电池。
本章内容包括两部分:
● 讲解常见机型待机电路的组成、工作原理
● 通过分析电路图,详细讲解持机电路、开机电路的检修流程给出易损件
4.1 待机和开机电路结构
笔记本电脑待机和开机电路结构如图4—1所示。
1.待机电路
电源适配器和电池分别经VD2或VD4给待机电路供电。由于电源适配器输入电压比电池电压高,因此电源适配器供正常电时,由电源适配器给待机电路供电。当电源适配器没有电压输出的时候,由电池给持机电路供电,同时VD2和VD4起保护、隔离作用,防止电源
适配器的电压直接加电到电池上,也可以防止电池的电压加电到电源适配器上。待机电路输出3V或5V的待机电压,分两路分别提供给开机电路和开机键。因此只要检查开机电路和开机键任意一处有3V或5V的电压,就说明待机电路正常。
2.开机电路
待机电路的供电正常之后,即处于“待命”状态。开机键S1一端接地,为“低端”;另一端经过电阻R1接待机电源,没有按下开机键的时候为高电平,为“高端”。在按下开机键S1的时候,开机键的“高端”为低电平,此信号即为待机电路的输入开机信号,开机电路接受到“开机信号”之后,开机电路向各单元供电电路直接或间接输出“开机信号”。该信号分为两类:
一路送到电源适配器和电池供电回路中的场效应管,选择电源适配器或电池中的一路场效应管导温和截止,由导通的一路输出主电压,供给相关供电电路。
另一路直接或间接为系统单元电路、CPU核心供电电路和内存供电电路提供开机信号。作为这些电路的“关闭信号”(SHDW#),为低电平时,该电路无输出电压;当“关闭信号”为高电平,且电源和其他控制信号正常时,系统单元电路输出各组电源电压。
4.2 待机电路详解
在开机键上没有高电平电压时,待机电路没有输出十3V或5V电压的情况下需要检修待机电路,待机电路通常采用一片待机芯片:待机芯片常用线性稳压集成电路,常见持机芯片有五脚的、六脚的和八脚的三种。
待机电路有两大作用:
● 只供给主板上需要待机电压的设备(芯片),
● 给开机键提供高电平。
待机芯片具有如下特点:为3.3V/5V的直流电压。
● 一个引脚接主供电,一个引脚输出3.3V或5V电压。
● 待机芯片在不开机的时候就输出3.3V或5方电压。
● 待机芯片为开机电路提供3.3V或5V电压,因此待机芯片通常靠近开机芯片。
● 从开机按键往回找,可以找到持机芯片和开机芯片。很多笔记本电脑的开机键是通过键盘芯片和排线连到主板,连线比较复杂,查找不方便,可以根据其外形和位置查找。
● 若开机电路中的3.3V或5V电压正常,说明持机芯片工作正常。
● 待机电路的好坏可根据测量开机键上的电压来判定。测开机按键上是否有3.3V或5V电压,IBM的待机电压为5V,SONY的待机电压为3.3V。
4.2.1 IBM T30待机电路分析
IBMT30待机电路如图4-2所示,完整的电源供接请参见附录1。
1. 电源输入电路 笔记本电脑的电源输入电路一般有三路。 第一路是由电源适配器经保护隔离电路输出的VNT16电压,此电压经隔离二极管VD10后,输出约为16V的电源电压。 第二路是由主电池经保护隔离电路输出的M-BAT-PWR电压,此电压经保险管F9后送到隔离二极管VD19后,输出约为12V的电源电压。 第三路是由从电池经保护隔离电路输出的S-BAT-PWR电压,此电压经保险管F10后送到隔离二极管VD23后,输出约为12V的电源电压。 三路中有一路电压经R629送到待机芯片的第5脚,由于电源适配器的电压高于电池电压,所以当插上电源适配器时,由电源适配器给待机电路供电,没有插上电源适配器时,由电池给持机电路供电。由于这三路属于并联关系,所以这三路供电之中只要有一路的供电正常,持机电路就能正常工作。、
2.待机芯片 待机芯片是待机电路的核心元件。IBM T30待机芯片电路图中为VR3,采用S_873361CUP集成芯片,而实际电路中一般采用AOH331,它是一片6脚的芯片,实际只用到5个脚,较宽且形状不规则的这个引脚是空脚。通过识别其外形可以很快地从众多芯片中找到待机芯片,如图4-3所示。
需要特别注意:待机芯片的引脚顺序和普通芯片的引脚顺序不同。 待机芯片的第1脚无论是开机还是待机,也不管是电池供电还是电源适配器供电,均输出3.3V的持机电压。 3.-PWRSHUTDOW信号
(1)电源适配器供电。 待机芯片的第3脚CD和第4脚VOR直接连接,当采用电源适配器供电时,无论是开机还是待机U51的第l脚输出电压均为9.9V,因此无论是开机还是待机,芯片的第3脚CD和第4脚VOR均为9.9V,同时由于D11的负端电压高于正端电压,因此D11截止,3.3V的待机电压经R285输出3V的控制电压,即-PWRSHUTDOW关闭电压低电平时关闭系统单元电路,高电平开启系统单元电路,所以IBM T30在电源适配器供电时,系统单元电路输出3V/5V的供电电压。
(2)电池供电。 若采用电池供电,开机时在U51的第1脚输出的电压和电源适配器供电一样均为高电平,因此VD11的负端电压也高于正端电压,导致VD11截止。3.3V的待机电压经R285输出3V的控制电压,因此-PWRSHUTDOW为高电平i系统单元电路输出3V/5V的供电电压,笔记本电脑才能正常工作。 采用电池供电时,为了节约电力,延长待机时间,在待机时,U51的第1脚输出电压为低电平,待机芯片的第3脚CD和第4脚VOR也为低电平。同时由于VD11的负端电压低于正端电压,因此VD11导通,捡低3.3V的待机电压,经R285输出的控制电压,即-PWRSHUTDOW关闭电压为低电乎,关闭系统单元电路,因此IBM T30在电池供电时,系统单元电路无3V/5V的输出电压。 4.2.2 待机电路维修 1.待机电路故障现象
按下开机键后,没有任何开机迹象。
南北桥、显卡的前期供电都是由待机电路提供的3.3V/5V转换而成的。
2.待机电路的检修流程
由于待机电路的供电是从保护隔离电路的某一分支点得来的,只有保护隔离电路良好,才能保证持机电路的供电正常。待机电路的检修要点如下。
(1)先测主板的公共点是否有电压,判断保护隔离电路是否良好,大部分机型的待机电路是从保护隔离电路的中间分出来的。
(2)测开机键引脚的电压,开机按键是否有高电平,待机电路出现故障的时候,开机键引脚上无电压。
(3)测待机芯片的输入端是否有5—24V的电压,若有则测持机芯片是否有输出,有输入无输出为待机芯片坏。
(4)如果待机芯片没有5—24V的电压输入,则保护隔离电路到待机芯片之间元件损坏,一般为二极管和小电阻。用电阻值的方法,测量其电阻来判断元件是否损坏。
(5)保护隔离电路供电不正常时,请参照上一节讲述的“保护隔离电路检修”。
3.待机电路易损元件
(1)持机芯片:待机芯片损坏后出现的现象是有电压输入,没有电压输出。
(2)保护隔离电路到持机电路之间的组件损坏,造成待机芯片无供电,如二极管、保险管和电阻损坏等。
(3)中功率二极管损坏,损坏后的现象为断路、烧毁。
(4)保险电阻易烧损,如101电阻损坏后阻值变大。
4.3 开机电路详解
这节主要讲解常见机型开机电路的组成、工作原理,通过分析电路图,详细讲解开机电路的检修流程和易损元件。
开机电路为系统单元电路和CPU单元电路提供控制信号。开机电路主要由开机按键电路和开机芯片(电源管理芯片)组成。常见开机芯片有以下几种。
(1)单独的开机芯片为四方形,四边有引脚,如IB68叮F,主要用于IBM、东芝、SONY等品牌,性能较好。
(2)集成在键盘芯片,如PC87570。
(3)集成在I/O芯片,如SMSC。
(4)集成在南桥,国产的机型常采用AH、SIS厂家芯片组,如联想和方正。
4.3.1 IBM T30开机电路
下面以IBM T30电源适配器供电为例说明IBM T30开机过程,IBM T30开机电路如图4-4所示。
1.供电
当采用电源适配器供电时除需要W4T16(16V供电)和Vcc3SW以外,还需要VCC5M和VCC3M两组供电s当采用电池供电时,开机电路只需要VINTl6和VCC3SW两组供电。
● VINT16为16V主供电,由隔离保护电路提供,电源适配器输出的16V电压经电源插口接入笔记本电脑后,再经保险管F2一VT34一R210,R2ll,R212一VT36,然后输出15.8V的VINTl6电压,供待机芯片和电池充电电路。
● 当持机芯片上的VINTl6电压正常时,由持机芯片产生3.3V的VCC3SW待机电压,为开机触发电路、电源软管理电路L128、电管硬管理电路L176和电子开关L132提供电压。
在电源适配器供电时,系统单元电路产生3V/5V的电压,供给键盘电路L123和电源硬管理电路L176。
2.待机状态
在待机状态下,-PWRSWITCH保持高电平,开机键的高端也为高电平,VD21和VD22截止。
(1)VD21内部由两个二极管组成,有两个负极,这两个二极管的正极连接在一起。
VD21的2脚接电子开关U32的第2脚,在待机时电源管理芯片U28的75脚PWRON#输出的PWRON开机信号为高电平(待机状态),故U32的第7脚为高电平,电子开关导通,U32的2脚的开机信号经内部电子开关与第1脚直通,输出的-PWRSWITCH_RSM信号送到南桥,作为南桥的复位信号(此时南桥还没有复位);反之,在待机时电源管理芯U28的63脚+PWRON输出的+PWRON信号为低电平(待机),故U32的第3脚为低电平,U32的第5脚和第6脚断开,不接受U23输出的-PWRSW_H8的控制。
综上所述,在待机时,电源管理芯片U28第75脚输出的+PWRON信号为高电平,使电子开关U32的第1脚和第2脚直通,从1脚输出的PWRSWITCH_RSM为无跳变的直流电信号,送到南桥U5的ABl脚,因此南桥不工作。
(2)开机触发电路
U34为触发芯片,IBM T30采用TCTWH74FK,由VCC3W供电时,若芯片没有触发,则第7脚-PK和第6脚CLK约为3.2V(高电平),第5脚Q为输出端,待机时为0V,输出的信号为RSM-ENABLE,送电源管理芯片U28,这是检侧笔记本电脑是否被触发开机的关键测试点,如果为低电平,说明U34没有输出开机触发信号。
当按下版开开机键时,开机键高端电压呈高一低一高的跳幅,触U34,使U34的5脚(Q端)从低电平因[为高电平,使U28(38L2890)的25脚和75脚为高电平,U28接收到开机信号。
3.开机电路
(1)当电源管理芯片U28(38L2890)的74脚RSM-ENABLE为高电平时,U28从待机状态转为开机状态,从U28输出各种开机信号,这些信号分别送到各单元电路作为该电路工作控制信号或复位信号。U28第63脚输出的+PWRON为最重要的开机信号,控制南桥和CPU核心供电电路,以及显示芯片核心供电和内存供电电路。
(2)从U28的63脚输出的+PWRON为3.3V(高电平),使电子U32的3脚为高电乎,内部电子开关闭合,第5脚和第6脚导退,将U23(H8S/2169)第19脚输出到U32第5脚的高电平经第6脚输出的-PWRSWITCH _RSM信号为高电平,送到南桥的ABl,南桥工作条件具备后开始工作。
(3)从U28的63脚输出的+PWRON高电平还送到内存供电电源芯片的ON1脚,显卡供电电源芯片的ONl脚和U30的-SD脚,分别产生内存条供电电压,显示芯片核心电压和CPU核心电压。
(4)当TB6808的12/13脚SBON接收到高电平开机信号后,TB6808输出各组电源控制信号,将系统单元电源电路产生的VCC3M/VCC5M提供给相关电路。电路图详见附录2。
4.3.2 典型开机电路
东芝笔记本电脑典型开机电路如图4—5所示。
1.待机时
按开机键前,16V电压经保护隔离电路,经中功率二极管和101的电阻到持机芯片,待机芯片产生5V电压,为开机电路提供电源;同时一路到开机芯片64脚,另一路经20kΩ电阻,到二极管后到键盘接口,然后到键盘上的开机按键,此时开机芯片不工作,开机键的高
端有5V高电平。
2.开机时
当按下开机键后,开机键的高端成为低电平,经二极管后成为0.7V左右的低电平,再经20kΩ电阻,到达开机芯片64脚,触发开机芯片,开机芯片TB6807输出相应的控制信号:
从开机芯片TB6807的14和15脚输出的电压从低电平跳为高电平,因此MAX1714的3脚SHDN#和ADP3410的2脚SD#均为高电平(SHDN#和SD#均为低电平关闭信号),因此MAX1714和ADP3410开始工作,输出CPU工作电压。
从开机芯片TB6807的63脚输出的电压也从低电平跳为高电平,因此MAX1632的23脚SHDN#也为高电平(SHDN#为低电平关闭信号),因此MAX1632开始工作;TB6807的1脚输出的电压也从低电平跳为高电平,因此MAXl632的7脚ON5也为高电平(ON5为高电平开启信号),因此MAX1632的5V电路开始工作,输出十5V工作电压,TB6807的2脚输出的电压也从低电平跳为高电平,因此MAXl632的28脚ON3也为高电平(ON3为高电平开启信号),因和+5V工作电MAXl632的3V电路开始工作,输出+3V工作电压。MAX1632产生的+3V和+5V工作电压系统单元电路提供电源。
以上两种机型,得出开机电路的作用,就是产生低点平去触发开机芯片,使开机芯片产生高电平去控制相应的电路,笔记本电脑相应电路开始工作,从而实现开机。
4.4 不开机的检修
机器不开机就是指不加电,所谓不加电就是指机器的3.3V、5V输出不正常,3.3V、5V的输出是由开机电路控制的。学习完开机电路之后,要能判断出具体是哪一部分电路的故障,然后逐一检修。
1.不开机的检修思路
在检查的过程中要充分利用我们前面讲过的关键测试点,通过简单、快速的测试就能锁定机器的故障部位,检修过程如图4—6所示。
2.东芝机型开机电路的维修思路
在检修笔记本电脑主板上开机电路的时候,一般从开机键的一端开始跑,跑到开机电路,然后跑到键盘芯片,甚至跑到I/O电路,或者是南桥。下面以东芝机型为例讲述开机电路的检修流程:
(1)检测开机键是否良好,两端是否分别有高/低电平。
(2)按下开机键后有无低电平触发开机芯片,TB6807F的64脚是否一直有5V高电乎。
①判断开机键是否接触良好,接地是否良好;
②开机键有低电平,而开机芯片上没有低电平,很大可能为开机键到开机芯片之间的组
件断路。注意,如果开机键在键盘上的,检查键盘和主板接口是否接好,如果找不到中间组件,可以用飞线连接。
(3)有低电平触发开机芯片,而开机芯片没有控制信号输出,一般为开机芯片损坏。
(4)开机芯片TB6807F上64脚没有高电平,说明待机电路有问题,解决方法见上一章内容。
3.开机电路的易损组件
(1)开机键坏。可以用万用表测量,判断开机键的好坏,同时注意开机键接触是否良好,开机键接地是否良好以及是否有虚焊等。
(2)开机芯片本身坏,更换开机芯片。
(3)开机键到开机芯片之间的组件损坏(如20KΩ左右的电阻、或有断路。二极管出现阻值增大),或有断路。
数字供电电路原理
PWM(脉宽调制)开关稳压电源的开关管工作于开关状态,输出电压的高低决定于开关管的频率和占空比,因此PWM开关稳压电源也叫数字电源。数字电源常应用于CPU和系统单元供电电路中,其工作原理相同,电路结构大同小异,本章只介绍数字供电电路的工作原理,数字供电电路在CPU和系统单元供电电路中的具体应用分别在第6章和第8章介绍。
本章讲述的内容分为3部分:
● 新型数字供电单元电路的电路固和特点
● 新型数字单元电路的工作条件
● 数字单元电路的维修方法
5. 1 数字供电原理
数字供电单元电路具有受控性和智能性,新型数字供电单元电路的特点如下:
● 受外部管理电路的控制。
● 具有过流、过压和过热保护功能。
● 具有电源好信号提示功能。
5.1. 1 数字供电原理示意图数字供电原理示意图如图5—1所示。
当脉宽调制器的工作条件具备时,脉宽调制器内的振荡器开始起振,输出一个矩形被。当高电平到来时,三极管(场效应管)VT1导通(占),向电感L1储能,L1高端电位升高。低电平到来时VT1截止(空),电感L1放电,L1电位下降,如图5—2所示。
占空比越大,输出电压越高,输出的脉动直流电经C1、L1和C2组成的滤波器滤波,形成平滑的直流电提供给负载RL。当输出电压超过或低于额定值时,经负反馈电路反馈到脉宽调制器,改变其占空比,这样输出电压不会随负载的改变而改变,从而达到稳定输出电压的目的。
5.1.2 数字供电原理
数字供电原理如图5—3所示。
这是目前广泛采用的供电方式,开关电源由PWM控制电路、电源调整管(场效应管)VT1、输入滤波电容C1、输出滤波电容C2、输出滤波电容C3、滤波电感L1、负载RL等组成,负载可以是CPU,也可以是内存条和芯片等。
PWM控制电路的IC芯片提供脉宽调制,并发出脉冲信号,使得场效应管MOSFET工作于开关状态,滤波电感L1作为储能电感使用并与相接的电容C2和C3组成滤波电路。
单相开关电源工作原理是这样的:当负载两端的电压Vcore(如CPU需要的电压)降低时,场效应管VT1导通,外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压;当负载两端的电压升高时,通过PWM控制场效应管VTl截止,外部电源供电断开,然后电感释放出充入的能量,这时的电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗,负载两端的电压开始逐渐降低,外部电源又通过导通的场效应管VT1供电,像这样周而复始不断地充电和放电的过程中就形成了稳定的电压,位负载两端的电压控制在一定的范围内,不会升得太高也不会降得太低。另外,由于场效应管Vn工作在开关状态,导通时的内阻小和截止时的漏电流很小,所以自身损耗很小,避免了线性电源串接在电路中的内阻消耗大量能量的问题,这就是开关电源的最大优势。
单相供电一般可以提供最大25A的电流,只适用于内存和普通芯片的供电。而现今常用的CPU已经远远超过了这个电流值,P4处理器功率可以达到70—80W,工作电流甚至达到50A,单相供电不能提供这样大的电流,所以现在主板的供电电路设计大部分采用了两相甚至多相的并联输出,如图5—4所示。
由于场效应管MOSFET存在内阻和漏电电流的影响,在强电流流过时发出大量的热量,因此电源部分是主板温度较高的部分。在实际维修中电源部分也是故障率最高的部分。各个厂家在电源的设计上都下了不少的工夫,功率比原来大得多,故障率并没有随功率的增加而增大。
CPU开关电源采用多相供电的原因是为了提供电流更大、更平稳的直流电流,场效应管V1发出来的是脉冲波信号,脉冲波的高电位时间越短、相数越多,整形出来的准直流电越接近直流,纹波系数越小,滤波电容一般是由几个10000μF的电解电容并联组成的。
5.1.3 单相降压型电压调节器
1.单相降压型电压调节器示意图
单相降压型电压调节器如图5—5所示。
2.单相降压型电路元件的作用
(1)Wl为高端门场效应管,起降压作用,工作于开关状态。场效应管的G极受PWM芯片控制,芯片内部会自动调整方波的占空比,改变开关管的导温时间,导通时问时电源对电感L1充电,导通时间越长,输出电压越高。反之,导通时间越短,输出电压越低,D极连着主供电,S极连接VT2的D极和输出。
(2)VT2为低端门场效应管,起保护作用,也是储能电感Ll的放电回路,也工作于开关状态。场管的G极受芯片控制,芯片内部会自动调整方波的导退时间,VT2导通时释放电感产生的自感电动势,以防止电动势损伤芯片,损坏高端门场管,同时形成电流通路,经L1输出电压。其中VT2的S极接地,这样就可以分辨出VTl和VT2。VTl和VT2交替导通和截止,工作状态不摹常,将烧毁VT1、VT2或供电电路,当输出电压过高时可能烧毁负载。
(3)L1为储能电感。高端门场效应管VTl导通时电能转化为磁场能,存储于L1之中,低端门场效应管VT2导通时磁场能转化为电能,对负载供电。
(4)电容C1起滤波作用,利用电容的储能和充放电特性,将输出的脉动直流电的滤波为平滑的直流电,保证对后继电路连续供电。由于场效应管输出的是矩形波,因此滤波电容通常容量很大,才能使其成为平滑的直流电,实际电路经常采用多个电解电容并联,提高电容的容量。
(5)VD1为稳压二极管。当输出电压过高时,自动击穿,拉低电源或烧毁保险元件,避免烧毁负载,起到稳和保护作用。
(6)R1为精密取样电阻,主要起检测电流、电压,反馈给芯片的作用,很多机型取消了该电阻。
(7)BST为激放电路供电输入,主要负责给芯片内部激放电路供电,大部分电路是由芯片内产生的,通常外接一个升压二极管和升压电容,部分是由其他电路供给。
(8)VCC为芯片的主供电,给芯片内部主要电路供电,有些电路串联一只电感和并联一只电容。
(9)Shut-down总控制信号,作用是关闭控制输入,低电平有效,因此电路中常用Shut-down#或SHDW#表示,或者在Shut-dovn或SHDW上面加一段横线来表示,如Shut-down和SHDW,有时也缩写为DH或DH。当Shut-down总控制信号为低电平时电源芯片关闭,无电压输出,反之,当Shut-down总控制信号为高电平时电源芯片工作,输出场效管导通的控制信号。
Shut-down是PWM芯片最重要控制信号,检修数字供电电路必需检测这个信号
(10)POWER-Good为莎片的“电源好”输出信号,提供给南桥。
(11)REF基准电压,常用于判断芯片好坏。
3.工作原理
当只有5—24V的电压加到芯片上时,如果没有Shut-down总控制信号,芯片处于待命状态,无输出电压,当Shut-down总控制信号到来时,内部的电源控制电路导通,向小信号处理电路提供电源,振荡电路开始振荡,同时产生基准电压,振荡电路产生的矩形脉冲波分成两路输出:
第一路矩形脉冲波直接送到高端门驱动电路,从而控制高端门场效应管的通断,输出的电流通过L1、R1和负载,形成通路,为输出提供一个从小到大的电流,同时对L1充电,如图5—6所示。
另一路矩形脉冲波先送到非门电路倒相后,送到低端门驱动电路,从而控制低端门场效应管的通断,低端门场效应管导通时,L1的自感电动势为左负右正,负端通过VT2到地,正端通过R1、负载到地,形成退路,为输出提供一个从大到小的电流,此过程将磁场能转化电能,如图5-7所示。
5. 2 PWM芯片的工作条件
1.供电
(1)主供电。主供电由保护隔离电路提供,约低于电源适配器的电压,如MAX1632的22脚。
(2)5V供电。主供电同时为电源芯片和高端激放电路BST提供5V电源,5V供电部分是由芯片自己产生的,也有部分芯片由其他电路提供。
2.控制信号
(1)Shut—down总控制信号。Shut—down信号来自开机电路,低电平关闭电源芯片,总控制信号控制整个芯片。
(2)单元电路控制信号ON/OFF#。ON/OFF#表示高电平打开(ON),低电平关闭(OFF),它来自开机电路,如电源芯片是双通道的,则分别由两个ON/OFF#信号控制电源控制芯片的两个通道,为低电平时关闭该通道。
3.接地
芯片需要良好的接地,一般有2—3个引脚接地。
当以上芯片开机信号具备之后,芯片就可以正常工作了,电源芯片正常工作时将输出GOOD信号和REF信号,其中REF信号为2.5V的基准电压,它是判断电源芯片是否工作的依据,PG GOOD信号为表示电源良好的信号,送到南桥电路。
当然,整个电源电路正常工作还需要夕L围电路的配合才能正常工作,如高低端场效应管、电感、电阻、电容和稳压二极管等。
5.3 PWM电路检修注意事项
(1)输出电压偏高时,要立刻关闭电源,防止烧毁更多元件,输出电压偏高一般是高端门场管短路。
(2)基准电压输出是检测PWM芯片是否正常工作的关键测试点。
(3)Shut-down总控制信号整个芯片,单元电路控制信号ON/OFF#参控制某一通道信号。
(4)高端门场管损坏后可用相同功率或稍大功率的场管代替,找相同型号的场管很难。更换时高端门和低端门的场管最好配对或同时更换。
(5)高低端门场管是利用电路板进行散热,焊接时散热器一定要与电路板完全融合,不是只要求接触良好。
5.4 PWM电路的易损件
(1)电源芯片本身:芯片内电路损坏,或性能不良。
(2)保险电阻:与芯片主供电相连的保险电阻损坏会造成无主供电。
(3)高端门场管:因为场管是主要的核心组件,长期的导通、截止,受电压的冲击,所以易损坏,高端门场管短路造成输出电压偏高,容易烧毁负载。
(4)低端门场管:损坏一般为击穿,此时输出对地短路,输出电压偏低或为0V。
(5)电容:损坏一般为击穿或失效,击穿时输出对地短路,电容失效输出电压纹波系数较大。
(6)稳压二极管:损坏一般为击穿,此时输出对地短路。
MAXl630—1635简介
6.1. 2 MAXl632引脚定义
MAX1632引脚定义如图6—2所示。
主供电芯片的引脚通常为28个脚,芯片上有一个“黑点”,从这边开始为第一脚,逆时针开始数。维修人员需要知道供电芯片引脚定义,这对阅读芯片方面的技术文档十分有益。一般需要记忆关键引脚的电压值,表6-1是MAX1632芯片引脚定义。
MAXl631/MAXl634和MAX1630/1632/1633/1634的第4脚和第5脚的引脚功能有所不同,MAX1631/MAX1634有次级反馈输入端(SECFB),通过SIE皿引脚来选择哪个PWM调压器(3.3V/5.5V)接收次级反馈信号,通过外部的电阻分压装置可以灵活产生非12V的电压。
6. 1.3 MAXl632的工作原理
MAX1632内部结构图如图6—3所示。
1.供电过程
当V十引脚上有输入电压INPUT(4.2<INPUT<30)时,MAX1632就通过内部的5V线性转换器5V LINEAR REG把INPUT电压转换成+5V的VL,此电压为以下电路供电:
● 第一路通过BST3为3.3V驱动电路供电:
● 第二路通过BST5为5V驱动电路供电:
● 第三路用来给IC里的两个PWM控制器提供工作电压;
● 第四路由VL再通过一个2.5V的转换器转换出2.5V基准电压。
此时MAX1632开始工作,两个PwM开始工作的顺序由SEQ引脚决定。开始工作后,IC就开始侦测CSL5引脚上的反馈电压。当它大于4.5V时,CSL5通过一个P MOSFET场管提供5V电压,同时关掉内部的5V转换器5V LINEAR REG,直接由CSL5给VL供电,这样能节省耗电量。
2. 5V PWM的工作过程
MAX1632内部的5V电压形成后,在IC内部的OSC起振,振荡频率为200—300KHz,其振荡频率决定于SYNC引脚上的电平,这个振荡电路给PWM主控器PWM LOGIC提供工作频率,PWM LOGIC将产生相位相反的振荡信号,并分别送拄高端门和低端门运算放大器。经高端门放大器放大后从DH5输出矩形脉冲电压,驱动外部高端N MOSFET管。经低端门驱动器放大后从DL5输出矩形脉冲电压,驱动外部低端N MOSFET管,使这两个场管交替导通和截止,输出5V直流电压。
3.升压电路
由于IC的驱动能力有限,在这样高频率的工作条件下它不能通过DH5直接驱动外部N MOSFET管,所以为了提高IC的驱动能力并简化电路,几乎所有的驱动电路都采用了自举升压电路来提高驱动器的驱动能力。MAX1632在引脚BST5与LX5之间跨接了一个0.1μF的自举电容,在DL5为低电平时关断高端MOSFET管,此时DL5为高电平,打开低端的MOSFET管,这样就把输出端LX5强拉到地,此时,+5V电压VL通过一个二极管给电容充电。在高端MOSFET管打开的时候,低端的MOSFET管就关闭,电容通过BST5向DH5放电,此时DH5的瞬间电压比1)4PuT电压还大,高端MOSFET管很快进入饱和导通状态,这样就大大提高了DH5的驱动能力,使外部MOSFET管能正常工作。
4.稳压电路
IC的内部有一个开环多路输入比较器,IC靠它来达到脉宽调制的目的,它主要收集3个反馈信号。
(1)输入PEF基难电压,作为其他电压的参考。
(2)外部输出电流反馈信号,内部斜波补偿器输入信号。在外部电路连上两个分压电阻,把输出电压分压后输入给FB5引脚,FB5上电压通过比较器与0.6V电压相比后得出的一个值,IC内部也通过分压电阻把CSL5上的电压分压,也得出一个值,这两个值相加后再通过60kHz的斜波补偿器输入给PWM主控比较器,从而达到通过电压反馈调制的目的。在这种模式下,输出电压是可调的,如果FB5接地,那么IC就工作在输出电压固定的模式下。
(3)在外部输出电压的通路上串联一个精密电阻,把它的两端分别接上CSH5与CSL5的引脚上,这样就能以差模电压的形式反映出外部的输出电流有多大,而CSH5与CSL5通过比较器把比较出的值输入给PWM主控比较器。如果外部电流小,反馈到主控比较器的值就小,说明输出电压偏低,PWM主控器就会把DH5的导通时间延长一些,反之就缩短一些,这样就能稳定输出电压。
5.12V电压形成电路
5V PWM主控器比3V PVM多了一项12V的反馈电路。在5V电压输出端,串联一只变压器,在次级输出端经过二极管整流、电容滤波,经VDD引脚反馈到内部的SECFB,这个反馈信号送到5V PWM LOGIC,调制脉宽信号的宽度:如果VDD偏低,DL5就会使低端的场管多导通1μs,使外部的变压器工作在直通模式下,磁场转化为电信号的时间更长,提高了输出电压,这样反复进行,每次延长1μs,直到输出电压满足要求。VDD上的电压送到线性调节器12V LINEAR REG内,经其调节,输出+2V的电压。
6.保护电路
IC的内部有过电压与欠电压两个保护电路,这两个保护电路的工作原理如下。
(1)过电压保护电路。IC通过把60kHz的电压反馈信号输入到保护电路0V/UV FAULT,如果5V这个通道的取样后输出值大于2.675V,或3.3V这个通道的取样后输出值大于1.75V,过电压保护电路就会给PWM主控器发出信号,这样PWM主控器就会强制关断高端N MOSFET,切断电源输入,而一直打开低端N MOSFET,使外部输出强捡到地,外部输出的电容迅速放电,最后造成无电压输出。
(2)欠电压保护电路。如果5V这个通道的取样后输出值小于2.388V,欠电保护电路也会向PwM主控器发出信号,同时关断MOSFET场管,最后造成无电压输出。只有重新启动电脑,SHDN或者RUN/ON3再次被触发,如果输出电压正常,才停止保护。
7.PGOOD输出电路
60KHz的电压反馈信号和2.388V的电压信号正常后,经OUTPUTS运算、比较,输出电压。同时TIME/ON5和TIME/ON3的电压均为高电平,内部的POWER-ON SEQUENCE LOGIC输出的电压和OUTPUTS UP的电压送到一个或门电路,然后经过与门电路进行逻辑处理,经TIMER延时输出PGOOD信号,作为RESET复位信号。
另一个3V的PWM工作原理和5V的PWM工作原理一样。
6.2 MAXl632应用电路
6.2.1 MAXl632典型应用电路
MAX1632典型应用电路如图6—4所示。
MAXl632重要外围元件介绍如下。
(1)VT1、VT3为高端门场管,D极接电源,S极接低端门的D极,用于输出电流。VT1、VT3导通时间决定输出电压的高低,饱和导退时输出的电压等于电源电压,截止时无输出电压;VTl、VT3工作于开关状态,即饱和导温和截止状态交替出现,导退时间越长,对Ll、L2充磁越强,输出电压越高,其导通时间过长或短路,将造成输出电压过高,可能危及CPU。
(2)VT2、VT4为低端门场管,S极接低,D极接高端门的S极,VTl、VT3导通的时候,VT2、VT4截止;VTl、VT3截止的时候,VT2、VT4导通,相当于两个整流二极管,分别给L1、L2提供放电回路,使LI、L2输出电流。
(3)C1、C2为输出滤波电容,常为多个并联,查找极为方便,经常作为输出电压的关键测试点。
(4)Rl、搬为限流保护电阻,两端的电压差送到CSH和CSL作为电流检测信号。
(5)VD1、VD2分别为高端门场管驱动器供电。
6.2.2 MAXl632工作条件
笔记本电脑的供电系统需要正常工作,需要有正确的供电电压、开始工作的控制信号和必须的外围辅助元件等条件,了解供电系统的工作条件,便于以后对实际电路维修。
1.MAXl632供电电路
(1)22脚芯片主供电5—24V,来自保护隔离电路。
(2)18/25脚内部激放电路供电,来自芯片内部5V线性稳压块(21脚输出,经过1个二极管)。
2.MAXl632控制信号
(1)23脚为总控制信号。来自开机电路,为5V高电平时MAX1632开始工作。
(2)7脚/28脚为单元电路控制。来自开机电路,为5V高电平时相应的通道工作。7脚为低电平时,5V通道处于待机状态;7脚为高电平时,5V通道开始工作,经VT3和VT4输出5V电压。28脚为低电平时,3V通道处于待机状态;28脚为高电平时,3V通道开始工作,经VTl和VT2输出3V电压。
3.MAXl632外围电电路
在MAX1632外围电路中,高端门场管坏,会造成不降压,低端门场管坏造成对地短路,导致芯片内部保护,滤波电容、稳压二极管损坏都会造成对地短路。
4.MAXl632地线
8、20为接地引脚。
6.2.3 MAXl632待机状态
插上电源适配器时,即使还没有开机,电源适配器也会输出一个16—18V的电压到保护隔离电路,保护隔离电路将此电压分别送到系统单元供电电路、电池充电电路和CPU供电产生电路。
● 第一路到系统单元供电电路,产生3.3V/5V的电压,如MAXl632。
● 第二路到电池充电电路,如MAX1645。
● 第三路到CPU供电产生电路,如MAX1718。
1.系统单元供电电路主电源
当16V到达系统单元供电电路MAX1632时分为三路。
● 第一路经过10Ω的电阻给22脚V十供电,为MAX1632正常工作创造先决条件,此时MAX1632就处于持机状态了。
● 第二路通过一个4.7Ω的电阻给MAX1632的23脚SHDN#提供一个高电平,作为总控制信号,内部线性电源开始工作。在实际电路中SHDN#信号可能由其他电路提供。
● 第三路给Q1/Q3的漏极供电,为输出电流做准备。
2.产生5V线性电源
当23脚SHDN为高电平,22脚V+有供电时,芯片内部5V线性电源工作,21脚VL会输出一个5V的线性电源,分别送给以下4路。
● 第一路给6脚SYNC一个5V供电,6脚接芯片内部频率选择器。
● 第二路经D1给25脚PBST3供电,25脚和芯片内部高端门驱动器相连。
● 第三路经D2给18脚BST5供电,18脚也是和芯片内部高端门驱动器相连。
● 第四路给芯片内部给两个低端门驱动器供电,这时芯片24脚DL3和19脚DL5会输出5V的静态电压,使VT2和VT4具备工作状态。
与此同时,9脚REF输出2.5V的基准电压(关键测试点),此时MAXl632已进入待机状态,可以随时工作了。
6.2.4 MAXl632开机过程
MAX1632开机过程是指按下开关到MAX1632输出电压的过程。
1.系统电压3.3V的形成
当按下开关后,由开机电路传入的RUN/ON3信号为高电平,故MAX1632的28脚也为高电平,使通道l开始工作,产生3.3V的直流电压。
MAX1632的28脚也为高电平,通道1开始工作,27脚DH3和24脚DL3会同时发出矩形脉冲使VTl和VT2交替饱和导温和截止,产生一个3.3V的电压。这个3.3V会通过一个0.1μF的升压电容,叠加给25脚BST3,使25脚BST3由4.7V升到8V,使27脚DH3的脉冲输出功率更大,中间的3.3V会通过L1滤波,流到R1 0.015μ的电流检测电阻,经过电容C1滤波后,输出3.3V的线性电压,R1的两端分别有两个电流反馈到MAX1632的1脚CSH3和2脚CSL3。通过这两个反馈来调整27脚DH3和24脚DL3R的输出波形,以达到控制VT1和VT2的导通时间,起到稳压和保护的作用。
2.系统电压5V的形成
当按下开关后,由开机电路传入的RUN/ON5信号为高电平,故MAX1632的7脚也为高电平,使通道2开始工作,产生5V的直流电压。
MAX1632的7脚也为高电平时,通道2开始工作。在按下开关后,16脚DH5和19脚DL5会同时输出方波,使VT3和VT4导通;得到一个5V的电压。这个5V电压通过一个0.1μF的电容升压叠加到18脚BST5,使16脚DH5的波形输出功率更大。这个5V电压还会通过L2滤波,流经电流检测电阻R2,经过电容滤波后输出一个5V的线性电压。R2的两端也分别有两个电流反馈,一路到14脚CSH5,一路到13脚CSL5,通过这两个反馈来调整16脚DH5和19脚DL5的输出波形,以达到稳压和保护目的。
3.12V线性电压的形成
在5V产生并且能通过L2时,在L2的次级绕组上会产生一个18.9V的自感电压(交流)。这个18.9V的电压通过VD5整流,2.2μF电容滤波后,到MAXl632的5脚VDD,给芯片内部12V线性电压产生模块供电,然后帅Lxl632的4脚12V会输出一个12V的线性电压。
当3.3V、5V和12V都输出正常后,11脚RESET会输一个5V的PG信号,PG信号的输出过程为低电平复位信号,如表6-2所示。
6.2.5 跑MAXl632电路
我们曾经听说过大海捞针,比喻找东西很难找。其实当你拿到一块笔记本电脑主板,主板上的电子元件上千个,在不熟悉电路的时候,让你找某个电路的某个电子元件,你会觉得比大海捞针还难;同样如果你连找这个电路都找不到,就更谈不上维修;所以跑电路的方法很重要。当我们拿到一个主板的时候,我们要能准确地找出供电系统,跑出电路,这需要我们了解这个供电系统的特征。
(1)首先找到3.3V、5V的电感(主板上电感比较明显而且易找,电感也是系统单元电路的关键测试点)。
(2)找系统供电单元电路供电芯片(用万用表二极管挡,找与电感相连的芯片,一般电感和芯片有3个脚相连——电流反馈输入截止脚Lx和高低端电流反馈输入脚CSL和CSH)。
(3)高低端门场管,与芯片相连同时与电感相连的场管就为系统单元电路的高低端门场管,其中高端门场管D极连公共点,S极和低端门场管D极相连,低端门场管S极接地。
6.3 系统供电单元电路LTCl628
LTCl628典型应用电路如图6—5所示。
LTCl628主要用于国产的机型,如方正、联想等部分机器。
由图6—5可知,在主供电芯片内部会自动响应控制信号,输出3.3V和5V电压。该电路的特点是芯片工作于软启动模式,不需要任何控制信号。通电后笔记本电脑内已经输出了3.3V/5V电压,因此在不开机的状态下笔记本电脑就能听CD。
其内部结构和工作原理和MAX1632类似,不再赘述。
6.4 系统单元电路的检修
PWM开关电源由于稳压性能好、稳压范围宽、功耗低、功率大和重量轻等优点,广泛应用于要求较高的电子设备中,CPU供电电路均采用PWM开关电源。同时,由于系统单元电路和CPU供电电路的功率大、电路较为复杂,在主板故障中占有相当大的比例,维修难度相对较大,特别是电子基础较差的读者需要多参照有关开关电源的书籍,并要勤于实践。
6.4.1 系统单元电路的检修流程
系统单元电路常采用静态测阻值和动态测电压法维修。
(1)在拿到一块主板之前首先检查主板是否有明显的烧损和异味,焊接过的地方是否接触不良等。
(2)找到系统单元电路的和CPU单元电路的两个电感(电感是圆形的,在主板上比较易找),MAX1632的公共点是22脚。
(3)在不加电的情况下测3个测试点的对地阻值,不同的主板阻值会有所不同,但不能明显短路或明显偏低。在维修时应了解正常情况下的对地阻值,或者利用比较法进行测量,如果明显的降低说明有短路现象,在发现有短路的时候必须要先找出短路的元件后才能加电测试。
(4)在确保没有短路的情况下加电测试。
系统供电单元电路检修流程如图6-6所示。
6.4.2 系统单元电路常见故障
系统单元电路是整个笔记本电脑上最核心的供电单元电路,为主板上各个设备供电。它不能正常工作,就会引起笔记本电脑不开机或开机不亮。根据系统单元电路电路的工作特性,故障经常表现为以下几种。
(1)3.3V、5V都无输出。系统单元电路两个电压都不正常输出,引起的原因一般为芯片坏,主供电、总控制信号不正常,或者电路有保护等。
(2)3.3V有输出,5V没有输出。系统单元电路有3.3V电压,5V没有输出,有可能是芯片局部问题,相应的5V控制信号或外围的元件引起的。
(3)3.3V无输出,5V有输出。可能是芯片局部问题,相应的3.3V控制信号或外围的元件引起的。
(4)3.3V/5V开机电压逐渐降低,到最后没有了,一般是升压电容漏电引起的。
1.3.3V和5V都没有输出的检修流程
(1)22脚主供电没有输入或者电压过高过低。可能是保护隔离电路中元件断路导致芯片没有主供电,如10Ω的保险电阻或电感损坏会导致没有主供电。当电源适配器故障或不匹配时主供电过高,造成保护电路动作,也无3.3V和5V电压输出。
(2)总控制信号23脚无信号。23脚无信号说明检查开机芯片没有高电平输出,则需检修开机电路,有部分机型可能从主供电接一个偏置电阻来提高23脚的电压,人为启动系统单元供电电路。
(3)21脚无输出5V线性电压。如果21脚末输出5V线性电压,则可能是芯片内部的线性5V稳压块损坏了或给CPU供电电路短路。
(4)7/28脚无控制信号,检查开机芯片有没有控制电压输出。
(5)9脚无基准电压,如果芯片工作条件都满足,则芯片坏。
(6)芯片虚焊导致接地不良,用烙铁进行加焊就好了。
(7)外围电路故障。低端门场管击穿、稳压二极管击穿和滤波电容击穿导致对地短路,高端门场管击穿导致主电压未经降压造成输出电压过高,导致芯片保护。保护的情况可以通过测试高低端门的G极电压来判断:测高低端门场管的G极电压,在保护的情况下,高端
门场G极为0.5V低电平,低端门场管的G极为5V左右高电平,使低端门场管导通,保护芯片和负载,这时可能烧毁主供电电感和电阻。
(8)3.3V/5V后继电路对地短路。
● 负载本身短路,例如,硬盘或光驱短路将会引起机器保护,不能开机。
● 滤波电容脂压二极管击穿短路b
因为3.3V或5V对地短路将会造成整个系统工作不正常,这种问题在维修中最常见,也是最头疼的问题,下面对3.3V或5V的短路情况进行分析。
根据我们前面讲过的电路知识,大家都知道用断路法修短路故障,首先把故障分成两块,一块是系统单元电路本身,另一块是后需供电的芯片和周围的电容,然后一个一个地拆卸,直到找出引起短路的元件为止。根据主板的供电电路设计的结构,分为两种情况。
①第一种情况是:3.3V、5V的电感直接输出给各个设备(芯片)。
用万用表二极管挡,一只表笔接电感,另一只表笔接需由此电路供电的设备。
我们先测电感的对地阻值,如果对地阻值为零或明显偏低,说明这个电路系统中最少有一个地方短路,或某个设备损坏。
首先要拆除中间的精密取样电阻,把故障分为两块,一块是后继的各个设备的供电电路,另一块是供电芯片和系统单元电路的外围元件;针对主板上各个设备的供电电路的时候,需要根据不同品牌的主板按经验先拆容易损坏击穿的元件,一个一个拆,拆到不短路时就好了,如IBM R40的机器网卡芯片损坏引起系统供电不正常。
②第二种情况是:3.3V、5V的电感经一个场效应管给各个设备供电。
此时用万用表二极管档点住电感,另一个表笔点住需要由此路供电的设备,判断之间是否有其他元件。这种情况可以直接测量芯片滤波电容的直流电阻,判断是否存在短路故障。
2.3.3V有输出,没有5V输出故障的检修
3.3V有输出,说明总供电和总控制信号都正常,而且芯片21脚的INTVcc(+5V)已经输出了,问题可能在5V的控制信号和相应的激放供电电路。
(1)7脚有无高电平信号。开机芯片和电路有无输出;开机芯片和电路到7脚中间电路是否断路或对地短路。
(2)18脚有无5V供电时,检查21脚到18脚的二极管是否损坏。
(3)芯片的工作条件均满足而16脚无方波输出,说明芯片内部激放电路工作不正常,需要更换芯片。
(4)检查外围电路。高端门场管坏(非击穿),或者公共点到高端门场管中间电路断路导致无供电。
3.5V有输出,没有3.3V输出的检修
5V有输出,说明总供电、总控制信号都正常,而且芯片21脚的5V已经输出了。问题可能在3.3V的控制信号和相应的激放供电相关的电路。
(1)检查28脚有无高电平信号。开机芯片/电路有无输出;开机芯片电路到28脚中间电路是否短路。
(2)测25脚有无5V的供电。检查21脚与25脚之间的二极管是否损坏。
(3)芯片的工作条件均满足而27脚无方波输出,说明芯片内部激放电路工作不正常,需要更换芯片。
(4)检查外围电路。高端门场管坏(非击穿),或者公共点到高端门场管中间电路断路导致无供电。
4.3.3V或5V电压开机后电压逐渐降低
故现象为:在开机的瞬间有电压3.3V,慢慢的就降低了,到最后没有了,再重启机器,又是同样的现象。
故障原因:一般上是升压电容漏电造成,需要更换升压电容。
5.开机电路引起的掉电
(1)供电芯片性能不良,故障现象表现为有时能正常工作,但突然掉电,掉了电以后就不能开机,过几天之后又能开机,而且可以开机的时间会越来越长。这种故障需要换开机芯片。
(2)芯片虚焊,故障现象是开机一下就掉电了,重新开机有时可以正常工作,有时不能正常工作,需要重新补焊。
(3)控制信号不持续,检查开机芯片/电路是否良好,故障现象为开机一下就掉电了,重新开又可以正常工作了。
6.4.3 系统供电单元电路的易损件
易损元件如表6—3所示。
6.4.4 维修案例
1.IBM T40机器故障不开机
一台T40机器,开机没有3.3V和5V,经查电路,开机芯片TB62501F第1脚与MAXl631的7/28脚相连,用万用表电压挡一端接地,一端测试这个引脚的电压,结果为0V。怀疑MAXl632坏,把MAXl632更换后再测IB62501F第1脚电压,结果从0.97V跳到3.3V,这个时候有5V、3.3V输出,可以开机了,并且一切正常。
2.T22主板无待机电压5V和3.3V
MAX1632的22脚电压正常,21脚VL电压(低电压)也正常,23和28脚电压正常,但无5V和3.3V输出,检测电流只有0.1A,怀疑MAX1632损坏,更换MAX1632无效,然后测量MAXl632的16脚无输出电压(高端门驱动输出),19有输出电压(低端门驱动输出),与正常值刚好相反。
检查外围电路,发现3.3V供电场效应管对地短路,更换后故障排除。
3.Dell C640不开机/掉电
Dell C640不开W掉电,经测量接口处有19V的电压,而后级无电压输入,测量无短路。因找不到保险丝,采取飞线供电(可能PCB中间供电线路坏了),现在主供电有19V了,MAX1632有了供电19V、5V和REF 2.5V,电源开关有5V电压,但还是开不了机器。说明系统供电单元电路的主供电10Ω电阻损坏,造成没有主供电,更换后,故障排除。
4.一台IBM R40按开机键没有反应
经测量,有5V、3.3V电压,有1.8V电压,整机电流为0.02A,按开机键电流也不变。说明系统单元电路正常,故障为开机芯片没有被触发,更换I/O芯片后,故障排除。
ADP3806 电池充电电路
在合式主板上不能采用电池直接供电,当然也就没有充电电路。为了笔记本电脑能在停电或外出时使用,笔记本电脑增加了电池供电电路和充电电路,当电池电压下降到预定设计值时,电池充电电路将电源适配器的电压加到电池上。充电电路开始工作,对电池充电,充电过程如图7—1所示。
本章主要讲解常见充电电路的组成和工作原理。通过分析充电电路图,掌握充电电路常见的故障及检修流程。
7.1 ADP3806 电池充电电路
ADP3806是美国模拟器件公司(Analog Devices,Inc.简称ADI)新推出的高频开关式锂离子电池充电集成电路。它将高输出精度电压与精密电流控制功能相结合,提高了恒流恒压(CCCV)充电器的性能,降低设计的复杂性。ADP3806在不同温度下都能达到业界最高端电压精度水平。在25℃温度时为±0.4%,在5—55℃温度范围为±0.6%,在0—85℃温度范围为±0.7%。
IBM T30采用ADP3806作为电池管理电路。
7.1.1 ADP3806引脚功能ADP3806引脚功能如图7—2所示。
ADP3806引脚功能定义如表7—1所示。
7.1.2 ADP3806工作原理
ADP3806工作原理如图7-3所示。
1.主供电VIN
VIN通过R55(0.01Ω)的电阻向系统板供电。
VIN通过R13(10Ω)的电阻向朋P 3806供电。
VIN通过VT1—Ll—Rcs—BATTERY对电池充电。
2.线性电压
通过ADP 3806内部的VREF、+VREG LIVELO BIAS线性电源产生2.5V的M亚电压,6.0V的REG电压和7.0V的BSTREG电压。
3.驱动控制电路
BOOTSTRAPPED SYNCHRONOUS DRIVER为充电驱动控制电路,为ADP 3806的核心电路,受3个信号的控制。
(1)SD#信号。SD#为关闭信号,当第10脚的SD#为高电平时驱动控制电路才能工作。
(2)IN振荡信号。振荡信号由OSC ILLATOR产生,经斜波发生器输入到充电驱动控制电路。
(3)DRVLSD电池充电比较电路。通过CS+检测电源适配器的输入电压和电他的电压,如果电池电压比适码器电压低,就通过DRVLSD让充电控制电路开始工作,对电池充电。当电池电压等于适配器电压,达到16.8V时,通过从研1输出的电压关断DRVLSD和GM1斜波发生器,因此无波形输出到充电驱动控制电路,停止充电。
4.充电电路
VT1内集成了高端门场管和低端门场管,在充电时ADP 3086的21脚BSTREG通过一
二极管向x脚的BST提供高端门驱动器供电,在23脚和24脚分别输出幅度相同、相位相反的矩形波,佼高低端场管交替导通和截止,输出所需的直流电压给电池充电。当电池电压达到16.8V时,第4脚的ISYS信号送到南桥等相关电路,南桥再发出SD#信号,通过
LOGICCONTROL处理后将信号送到电池驱动控制电路SD#,关断电池驱动控制电路,VT1停止工作,结束充电。同时,循过SELEC7检测输出的信号送到GM2,关闭斜波发生器,因此IN脚无波形输入,VTl也就停止工作了。
7.1.3 ADP 3806实际工作电路下面以IBM T30为例进行讲解,电路如图7—4所示。
1.适配器输入电路
电源适配器的输入电压经过保险管F2送入VT34的S级,从D级输出DOCK-PWR-34,又经3个并联的0.033Ω精密取样电阻后输出CVl6电压,最后送到Q36的S级,从D级输出VIN16(16V的直流电压),在开机时VT34、VT36均为导通状态。
ADP 3086的3脚、2脚分别接DOCK-PWR16-Q34和CVl6,为整机电流检测。DCK-PWR16-34
为电源适配器输入电压,CVl6为系统板供电电压。整机电流越大,在R210、R221和R213上的压降越大,这两个电压分别经R209和R223送到ADP 3806的第3脚和第2脚,经ADP 3806内部的从仰2放大后,输出Isys信号送到南桥等相关电路。从第8脚输出的6.0V电压,经R146 8.06KΩ和R367 1KΩ的电阻分压后得到3.36V电压,送到ADP 3806内的gml:同时Isys信号通过一个运算放大器控制ADP 3806的第5脚,IBM T30机型ADP 3806的第5脚和16脚是直通的,改变ADP 3806第16脚ISET的电位,通过内部的gml来关断振荡信号,就可以控制充电电路工作。
注意以下两个关键信号。
(1)Isys,ADP 3806工作状态的输出信号。作为充电电流、电源适配器、电池电压和检测信号输出,供南桥等相关电路,经处理后送到显示屏,显示电池充电状态和输出BAT-CRG信号,送到ADP 3806的10脚(-SD)。
(2)-SD。-SD为ADP 3806充电控制信号,该信号控制充电电路是否对电池充电,低电平时关闭充电电路,高电平时开启充电电路。
-SD、SD#和SD均表示低电平有效,SD表示关闭或停止,因此-SD、SD#和SD为低电平时ADP 3806关闭,高电平时工作,对电池充电。
2.充电电路
当-SD为高电平时,充电电路开始工作。当第23脚输出高端门驱动情号,VT4内的高端门场管开关导通,当第20脚输出与高端门驱动信号相位相反的低端门驱动信号,VT4内的低端门场管开关截止。
VT4场管的电源由电源适配的供电VINTl6提供,由于VN交替导温和截止,输出的矩形脉冲波经线圈L5滤波后,再经串联在电路中的限流电阻(由R227、R228、R223和R244并联组成)输出电池充电电压BAT-PWR12,给电池充电。
3.充电状态检测电路
R227、R228、R223和R244并联组成限流检测电阻,其高电位端接ADP 3806的18脚(CS+),低电位端接ADP 3806功17脚(CS-)。在对电池充电过程中,电他的电压从低到高逐渐上升,充电电流从大到小逐渐降低,检测电阻上的电压差从大到小,与之相连的CS+和CS-的电位差逐渐降低,此信号经内部从AMP1放大处理后,一路送DRVLSD放大器放大,输出的DRVLSD信号控制电池充电驱动控制电路,用于改变充电电流的大小;另一路送gml放大器,输出的信号控制m,从而控制电池充电,驱动控制电路的输入振荡信号IN实现充电电路的开启和关闭。
MAX1645引脚的含义如表7—2所示。
7.2 MAXl645充电电路
MAX1645充电电路高度集成的Level 2电池充电器,带有输入限流电路,应用最为广泛。MAX1645选择电源适配器和电池供电的方式与ADP3806有所不同。MAX1645选择电源适配器是通过P1导通实现的,电池供电是通过P2导通实现的,它们均接受MAX1645的控制。ADP 3806选择电源适配器和电池供电的方式是通过电源管理芯片控制的。
7.2.1 MAXl645的引脚定义
MAX1645的引脚定义如图7—5所示。
MAX1645引脚的含义如表7—2所示。
7.2.2 MAXl645充电电路的工作原理
MAXl645的典型应用电路图如图7—6所示。
A6吸1645充电电路管理工作分为3种情况,下面以16V为例进行介绍。
当插上电源适配器后,16V的电压一路经过D4二极管到芯片第1脚DCIN作为主芯片
MAX1645的供电,另一路经电阻R13到MAX1645的28脚CVS,作为整机电压检测输入,同时芯片内部的线性稳压电路工作,在第2脚LDO输出线性5V电压。
(1)一路经内部基准电路输出基准电压。
(2)一路经VD3二极管到24脚BST高端激放电路供电。
(3)一路给低端激电路供电。
这时候充电管理芯片处于待机状态,它的工作与否要比较28脚CVS和9脚BATT之间的电压,决定是Pl导通还是P2导通。
1.没有插电池情况
当没有插上电她的时候,芯片没有检测到电池数据,所以芯片不产生相应的动作,16V直接经VD1到检测电阻R1给负载供电。
2.插上电池的情况
插上电池后,电池会把它的信息状态传给南桥,南桥经过运行处理后返回电池内部,电池再作处理后送给电源管理芯片。
(1)当通过芯片检测到9脚有电压,电流小、于28脚的电流时,芯片内部电路工作,输出相应的电压使P1通电,P2截止,同时高低端激放电路工作,输出方波使高端门场管通,电流经高端门场管N1,经电感滤波后,再经精密取样电阻取样。精密取样电阻会将所检测到的电流/电压返回到芯片内部,芯片内部自动调整输出相应大小的方波使其输出适合的电压及电流,给电池充电。
在充电过程中电池温度异常,.电池会通过THM传给芯片,芯片切断驱动器工作,同时给南桥发出切断信号,系统属性中电池状态也是通过南桥数据线得知的。
(2)当芯片检测到9脚的电流等于28脚的电流时,芯片内部切断驱动器工作,停止给电池充电,防止电池过充电,损坏电池。同时芯片15脚会向南桥发出切断信号,南桥会经北桥、CPU处理后在系统作出相应的提示。
3.电池供电
外界停止给笔记本电脑供电时,拔掉电源适配器或停电,会导致芯片检测到9脚的电流大于28脚的电流,这时芯片内部会自动输出相应的电压切断Pl,使P2导通,让电池给负载供电,发挥后备电池的作用。当电池电量不足时,电池会把它的信息状态传给南桥,南桥会经北桥、CPU处理后在系统作出相应的提示,便于用户作相应的处理。
结论:P1控制电源适配器的供电,P2控制电池的供电,VT1/VT2控制对电池的充电。
7.4 充电电路的实例
【例1】一台COMPAQ2100前段时间电源适配器烧坏了,然后换了一个适配器。适配器的参数和以前那只电源适配器是相同,但是使用后发现电池不能充电了,不知道是电池问题,还是适配器的问题。
故障分析:如果电源适配器损坏后,电池还能工作一段时间,说明电池是良好的,一般是电源适配器与笔记本电脑不匹配,造成笔记本电脑内部的电压检测电路保护或误报。
维修方法:用数字万用表测量电源适配器机器电压,发现比额定值高很多,更换一只电源适配器,之后故障排除。
【例2】宏基TL0403笔记本电脑记,安装了电池并连接了电源适配器,起初我看了一下任务条右下角的充电指示图标,显示38%的剩余电量,正在充电。我就没在意,过了大约1个半小时我又看了看充电指示图标,显示的还是38%剩余电量,正在充电,我就觉得不正常了,怎么电池电量一点都没涨呢?我又把电源适配器插头从墙上插座上拔下,结果笔记本电脑立即就掉电了!明明昨天晚上关机的时候还有38%的电量呀,用的电池供电!
故障分析:笔记本电脑能显示电池容量和充电状态,说明充电和检测电路良好的,故障在电池本身或接口电路。
维修方法:经检查在充电的时候,电池两端有充电电压,说明电池损坏。
CPU内核供电单元电路
CPU(Central Processing Unit,中央微处理器)是计算机中最重要的核心元件,它由运算器和控制器组成。如果把计算机比作人,那么CPU就是人的大脑。CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的双核,只经历了不到二十年的时间。
从生产技术来说,最初的8088集成了29000个晶体管,而Pentium III的集成度超过了2810万个晶体管;CPU的运行速度,以MIPS(百万个指令每秒)为单位,8088是O.75MIPS,到高能奔腾时已超过了1000MIPS。不管什么样的CPU,其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,这三个部分相互协调,对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。因此CPU要正常工作对电流和电压的要求都特别苛刻。电路性能不良或不稳定直接影响电脑的正常工作或运行速度。
本章讲述的内容包括有4部分。
● CPU内核供电单元电路
● CPU外核供电单元电路
● P4 CPU核心电压
● CPU单元电路故障检修实例
CPU核心供电芯片引脚表示方法很多,经常很难准确知道其含义,很多单词也无法查阅,我们可以根据其外围元件来判断其作用,在学习中必须至少熟练、详细掌握一种芯片的引脚功能、工作原理和维修方法,这样才能融会贯通。
8.1 CPU内核供电单元电路
CPU供电单元电路,P3的分内核和外核两路供电,P4以上的CPU只有一路供电。主板上明显的区别就是P3主板上有两个核心供电芯片,有两个电感。
通过对本节的学习,了解CPU内外核供电电路结构,掌握供电电路的工作原理,以及供电电路的维修方法、检修流程和常见故障的排除。
8.1.1 MAXl718引脚功能
IBM的A系列、T2系列的CPU内核供电常采用ADP3421或与ADP3410,另外P3/P4笔记本电脑的CPU内核供电常采用MAX1718、MAX1711和MAX1710等芯片。下面以MAX1718为例介绍CPU核心供电芯片的引脚定义方法、工作原理、工作流程和检修方法。
1.MAXl718引脚功能
MAX1718引脚功能如图8—1所示。
2.MAXl718引脚定义
MAXl718芯片为28个脚,芯片上有一个点,以点在角为第一脚,逆时针开始数。维修人员需要了解供电芯片每个引脚的作用,在各种状态下电压是多少,表8—1所示为MAX1718芯片引脚定义。
8.1.2 MAXl718典型应用电路
MAXl718典型应用电路如图8—2所示。
1.MAXl718的工作条件
(1)1脚主供电电压V+正常。V+理论值为5—24V,一般为16V左右,来自隔离保护电路。
(2)17脚低端激电路供电输入电压VDD正常。VDD电压值为5V,来自系统单元电路。
(3)9脚内部反馈电路供电输入电压VCC正常。V12C电压值为5V,来自系统单元电路。
(4)26脚高端激放电路供电输入电压BST正常。BST电压值为5V左右,不同万用表测量值不同。
(5)2脚总控制信号正常。总控制信号来自开机电路。
(6)21—25脚为电压识别引脚。VD0一VD4的逻辑关系控制MAX1718的输出电压。
(7)11脚基准电压正常。
(8)外围电路良好。
2.MAXl718电压辨识信号的定义
同一个VRM版本的电压辨识信号的定义是相同的,维修时请查阅主板VRM的版本,最好查阅该芯片的技术资料。
电脑开机后,BIOS根据设定(用户设定或自动设定)的电压标准,为CPU提供电压。CPU产生电压控制信号VID0一VID4,分别送到MAXl718的D0一D4端,然后进入MAX1718的DAC电路,按照内定的逻辑关系判断CPU所需要的核心电压,从而形成MAXl718的基准电压,这个电压影响场效应管导通和关闭时间,达到调节、稳定输出电压的目的,这个输出的电压就是CPU核心电压Vcore,如图8—3所示。
CPU工作电压与D0一D4信号的对应关系如表8-2所示。
【例】CPU的核心电压是1.75V, D4一D0的对应关系就是:0;0;0;0;0。如果需要1.15V的电压,D0一D4的对应关系就是:0;1;1;0;0,其中0表示低电平,1表
示高电平。
3.工作过程
(1)待机时。接上电源,16V的电压到达芯片的第①脚为芯片提供主供电,同时另一路到达高端门场管Q1的D极,当系统单元电路工作正常以后,会给芯片提供高低端驱动电路供电,内部反馈电路供电,同时收到CPU上的电压识别信号D0一D4,产生相应的电压控制电平,此时芯片处于待机状态(一触即发的状态),此时MAXl718芯片的⑩脚输出M亚基准电压。
(2)当芯片②脚SKP/SDN#收到低电平时,芯片内部高低端门的驱动电路工作,芯片输出矩形波,推动高/低端门的场管工作,对主电压降压,输出相应的电压。输出的电压决定电压识别信号D9一D4和反馈电路,输出的电压经过精密取样电阻检测以后,反馈给芯片内部,经芯片内部比较放大之后产生误差电压,来调整输出方波的占空比,改变高低端门的场管的导通时间,输出满足CPU需求的电压值。
(3)当电路出现严重故障,超出芯片的控制范围或者失去控制的时候,芯片内部的保护电路开始工作,关闭高低端门的驱动电路,使高低端门的场管停止工作,无电压输出。
4.跑电路的思路
(1)CPU供电单元电路一般都在CPU座的周围,不会太远。
(2)首先找到CPU供电单元电路的电感,P3的分内外核。如何区分内外核呢?内核电感与CPU周围的电容相连。P4的只有一路供电也就不分内外核电压了。
(3)高低端门的场管的G级与芯片相连,高端门D极接主电源,S极与电感相连,低端门场管的D也与电感相连,S极接地。
8.1.3 CPU内核供电电路的检修
MAXl718电路的检修首先采用静态测量法判断是否有短路,然后采用动态测量法测量电压,判断故障部位。
1.静态测量
静态情况下测CPU供电电感是否对地短路。用万用表的1K挡测量第1脚对地电阻值,用万用表的1Ω挡测量输出端的对地电阻值,根据阻值判断是否存在短路故障,不同主板的对地阻值有所不同,只要电阻不接近于0Ω或等于0Ω,可认为不存在短路故障。
2.动态测量
8.1.4 CPU内核供电单元电路故障分析
大多数机器必须装上CPU之后才会有内核供电,确定CPU供电和系统单元电路输出电压正常时才能安装CPU。CPU供电单元电路的高端门场管击穿、高端门场管击穿、瞬间的高电压大电流会烧毁相应的电路或CPU。短路情况,瞬间的电流可能危及CPU。
CPU内核供电单元电路与外核供电单元电路不同之处就是CPU内核供电单元电路多了一个工作条件——CPU电压识别信号。
1.内核供电电压不正常
内核供电电压不正常指的是有电压输出但与CPU正常工作电压有差异,比如C4 2.0的电压,或P4 1.5G与P4 1.8G的电压都有所不同。我们可以对现有机器进行比较测试,对比相应的电压。导致电压不正常的原因主要有以下几个方面。
(1) CPU的电压识别引脚引起的,如相应的CPU座上的电压识别引脚有虚焊或接触不正常。检查接触是否良好,或CPU座是否虚焊,CPU与风扇是否接触好。
(2)CPU的供电芯片,内部电路有问题更换芯片。
(3)CPU周围的电容有漏电现象,这种情况很难在静态下测出来,需要加电测电压是否有明显的变化,而且漏电会有响声,电容的温度比环境温度高,最好能用示波器测量纹波系数,准确诊断故障。
2.开机时有电压,电压慢慢的降低,最后没有电压
重新启动机器后,现象相同。
这种故障为升压电容坏。
3.CPU单元电路引起的开机掉电
系统单元电路供电和CPU单元电路供电都会产生开机掉电故障,如何区分开机掉电的原因呢?机器掉电以后,用万用表测3.3V和5V的电感,如果3.3V和5V输出正常,则故障由CPU单元电路引起;如果3.3V和5V输出不正常,则故障由系统单元电路引起。CPU供电掉电的原因有以下几个方面。
(1)供电管理芯片性能不良。供电芯片性能不良故障现象为:有时很正常,可以正常使用,突然掉电以后就不能开机了,过几天之后又能正常开机,而且可以开机的时间会越来越长,这时只能更换芯片。
(2)芯片虚焊。故障现象表现为开机一下就掉电了,有时可以正常开机,有时不能正常启动,这时可以重新焊接。
(3)控制信号不持续。故障现象为开机一下就掉电了,重新开机又可以正常启动,此时需要检查开机芯片和电路是否良好。
(4)CPU周围的电容性能不良也会导致掉电或死机。
8.2 CPU外核供电单元电路
CPU外核供电也是采用数字供电方式,常用MAXl714、MAXl714A和MAX171仍等系列高速、降压型电压控制器,可以为1.8V与2.5V I/O电源、芯片组或RAM以及CPU核电源供电,输入范围很宽,在2—28V的输入电压下都能正常工作,笔记本电脑要求输入电压在5V以上,输出电压可低至1V,该芯片主要用于笔记本电脑。
下面以MAX1714A为例说明其工作条件、工作工程和维修方法以及易损元件,其芯片内部工作原理请参照前面“数字供电”一节。
8.2.1 MAXl714引脚功能
1
高端驱动器方波输出
13
低端驱动器方波输出
2、9、11
空脚
14
低端激放电路供电输入
3
总控制信号
15
内部反馈电路供电输入
4
电压反馈输入
16
导通时间选择
5
电流反馈输入
17
总供电输入
6
电流门限调节
18
脉冲跳变控制
7
REF基准电压
19
高端激放供电输入
8、12
地线
20
外接电感反馈节制输入
10
电源好信号
1 工作条件:
(3) 供电:
17脚V+主供电:来自保护隔离电路
15脚VCC内部反馈电路供电:来自系统单元电路
14脚VDD低端驱动方波输入:来自系统单元电路
19脚BST高端驱动方波输入:来自系统单元电路
(4) 控制信号:
SHUT DOWN总控制信号:来自开机电路
(5) 外围电路:
高低端门场管,滤波电容,稳压二极管等
(6) 接地良好
8.2.2 CPU外核供电单元电路图
1.MAXl714原理图
MAX1714原理图如图8—5所示。
MAXl714典型应用电路图如图8—6所示。
2.工作过程
接上电源适配器,电压经过保护隔离电路到芯片的17脚(主供电V+)和高端门场管N1B的D极,此时芯片处于待命状态;芯片收到主控制信号SHDN并后,系统单元电路产生5V
线性电压给芯片内的反馈电路和高低端激放电路供电,芯片输出基推电压和芯片内部激放电路工作,输出驱动方波,驱动高端门H1B和低端门场管H1A输出2.5V的电压。
当输出的电压发生变化时,会通过精密取样电阻R1/R2取样分压反馈给芯片,同时电压发生变化时,经R8的电流也随着变化,送到第5脚OUT端,作为电流负反馈,在电压/电流负反馈作用下MAX1714内部自动调整方波的幅度及脉宽宽度,最终达到输出稳定的CPU核心电压。当负载过压或过流的时候,反馈电路会反馈到芯片内部,芯片自动切断输出,达到保护CPU和芯片本身的目的。
8.2.3 无外核供电的原因
在不装CPU的时候也会有CPU外核供电,无外核供电通常有以下几个原因。
(1)主供电来自于保护隔离电路,输入电压过高或过低都会造成保护电路动作。
(2)低端激放电路供电来自于系统单元电路,系统单元电路不正常就会导致相应的电路没有供电。
(3)内部反馈电路供电输入也来自系统单元电路,系统单元电路不正常就会导致相应的电路没有供电,同时保险电阻损坏也会导致供电不正。
(4)高端谢协由路批由化来自系统单元电路,其间的二极管损坏也会导致外核供电不正常。
(5)基准电压没有代表芯片损坏,需要更换芯片。
(6)如果一切工作条件成立,但是高端驱动门无方波输出,则为芯片损坏。
(7)高端门场管损坏。高端门场管击穿就会导致电路保护,高端门场管断路,输出。无电压
(8)外围电路,所有的滤波电容和二极管,包括CPU的座脚,有短路的地方都会引起保护电路保护。如果高端门场管输入端(G极)始终为低电平,而低端门场管(G极)为高电平,这是电路的保护的现象。
8.2.4 CPU外核供电检修流程
若3.3V/5V正常输出,但是CPU单元电路无外核供电输出时,需要检修CPU外核供电,其中18脚5V来自MAX1632的21脚或者5V电感,不同机器电路不同。
静态情况下测CPU电感是否对地短路。测量对地阻值,看对地阻值是否明显偏低或偏高,这需要我们积累经验,不同主板的对地阻值有所不同。如果有短路现象,用断路法修短路。只有在没有对地短路的情况才能加CPU,否则就很容易烧毁CPU。
CPU外核供电检修思路如图8—7所示。
8.3 P4 CPU核心电压
ADP3203和ADP3415是ADI公司新近投放市场的双相控制器/驱动器芯片组,它们不但与新一代Intel公司移动电压设置(IMVP)技术规范完全兼容,而且向下兼容Pentium II处理器的IMVP-II技术规范。它的主要特点是允许OEM对Intel公司的移动Pentium III处理器和新一代移动Pentium(r)4处理器使用相同的解决方案,无需修改主板。
本节以IBM T30笔记本电脑为例,说明P4 CPU核心电压的供给。IBM T30核心电压控制芯片是ADP3203,ADP3415为场管驱动电路。无论哪种笔记本电脑其核心供电的方式都大同小异,均可以参考IBM T30核心电压章节。
8.3.1 ADP3203 引脚功能
ADP3203弓[脚功自自主口图8—8所示。
DP3203引脚定义如表8—4所示。
该电路工作原理和MAX1718相类似,但性能比MAX1718优异,特点如下。
● 输出采用2路并联输出,每一路工作相互独立,同时向CPU供电,能够输出较大的功率。
● 2组高端门、低端门驱动器从DP3203独立出来,由2片ADP3415芯片完成,这样降低DP3203的温度,提高DP3203的性能,同时便于维修。与ADP3415作用相同的还有NCP5351和C1205等,这种芯片应用十分广泛,ADP3415芯片内部结构如图8-9所示,典型应用如图8-10所示。
ADP3415为门驱动器专用集成电路,单端输入双端输出,IN为输入端,DRVH为高端门输出端,DRVL为低端门输出端,DRVH和DRVL的极性刚好相反,互成180°,使高端门场管导通时低端门场管截止,高端门场管截止时低端门场管导通,导温和截止的比例由IN决定,导通和截止的比例决定输出电压的高低。SD#为输出允许信号,为高电平时与门电路才输出高电平,为低电平时门电路截止,VCC为NCP5351门驱动器的电源,只有SD66和VCC均为高电平时,与之连接的与门电路才输出电压;BST为自举电路SSW为驱动输出电压高端检测;GNG为接地线。
● CPU控制电压由VID 0—4决定,VID 0—4与CPU电压关系如表8-5所示。
若VID4、VID3、VID2、VIDl和VID0分别是0、0、1、1和0,则CPU的核心电压设置为1.45V。
8.3.2 IBM T30 CPU核心电压供电电路分析
IBM T30核心电压控制芯片是ADP3203,ADP3415为场管驱动电路,电路如图8—11所示。
1.供电电路
● ADP3203的供电:VCC3M经过R22(2.76Ω)的电阻给ADP3203的第3脚VCC提供3.3V的直流电源电压。
● ADP3415的供电:VCC5M给ADP3415的第5脚VCC提供5V的直流电压,经过R87给ADP3415的第10脚BST提供5V的高端驱动器电压。
● 场管供电:VINT16为高端门场管VT20、VT52、VT25和VT28提供16V的直流电压。
2.控制信号
● VID信号:VID(4—0)为CPU核心识别电压,输入到ADP3203的第4—8脚。
● -SD信号:-SD信号为芯片关闭信号,分别送到ADP3203的第13脚和ADP3415第2脚,低电平时关闭ADP3203和ADP3415,高电平时ADP3203和ADP3415开始工作。
● 9、10、11的BOM#、DSLP#和DPRSLP为节省电力的设置脚,其电压值决定ADP3203的工作状态,影响输出的核心电压值。
3.输出电压
● CPU核心电压:生成合乎要求高质量的CPU核心电压VCCCPUCORE,是CPU供电电路的最终目标,其电压值与笔记本电脑的设置、CPU的类型和电池电压的高低有关。
● PG信号:当输出电压合乎设定要求和趋于稳定后,ADP3203的第12脚输出PWILGD信号,表示CPU核心电压已经准备好了。
8.4 CPU单元电路故障检修实例
CPU供电电路出现故障(不管是内核还是外核)时CPU工作也不会正常,开机不亮。用可调电源监控笔记本电脑电流,按下开机键,笔记本电脑可以开机,有明显的开机现象,但电流达到0.4—0.6A处就停止上升了,CPU单元电路故障原因和现象表现为:
(1)没有外核供电(指P3的机型),开机不亮。
(2)没有内核供电,开机不亮。
(3)内核供电电压不正常(指电压与相应的CPU电压不一样,导致CPU工作不正常),开机不亮。
(4)开机时有电压,电压慢慢的降低到最后就没有,开机不亮。
(5)引起开机掉电。
【例1】 T40机器不认PM l.5G的CPU,却认PM l.6G的CPU。
故障现象:T40用的芯片组是Intel855PM的芯片组,支持CPU前端总线频率400MHz,机器本身配的是PMl.5G的原装CPU(工作频率为400MHz),但是开机几分钟后自动断电。加上533的频率的1.6G的CPU时,却不出现故障,同时还更换了533MHz的PMl.86MHz也能正常工作。怀疑CPU风扇和CPU没接触好?CPU和风扇反复更换,故障依旧。
维修方法:因此我怀疑是晶体的问题,但是更换之后,故障依旧。到此怀疑CPU自身问题,把CPU按到其他机器上测试,开机几分钟后自动断电,因此必须更换CPU。
【例2】IBM T21的机器出现开机掉电。
故障现象:IBM T21的机器以前一直正常使用,前段时间出现开机掉电,有时甚至开机不亮。
维修方法:拆机后测试系统单元电路3.3V、5V没有电压输出,当手接触MAXl632时突然发现系统单元电路供电3.3V、5V正常了,怀疑帅Lxl632接触不良,重新焊接后故障消失。
【例3】一台HP COMPAQ X5000开机不亮。
故障现象:插上内存代码走到A0,不插内存走到E3,电流一直都在0.4A左右。
维修方法:经测量发现CPU供电不正常,电流为0.4A,CPU电压是0.9V,电压识别VID脚有6个引脚,VID0一VID5分别是111101,只要这样开机十多分钟(可能是芯片热了?),关机后再开机,机器就能点亮了,电流可达到1A,这时电压识别VID脚电平是011100,由此怀疑BIOS问题,重刷BIOS后故障排除。
笔记本电脑时钟信号
时钟电路相当于是我们日常所说的手表或闹钟,如果我们每天上班都规定8点,每个人不管你的手表或闹钟,还是手机的大家都要统一,别人已经上班了,你的时间还在7点,因止烩影响了伤的工作,对于笔记本电脑内部各部件来说,它不会像我们人这样可以去感觉时间,天亮大概几点钟,但他们要协调工作,笔记本电a朗叶部件就像我们工作生活一样需要闹钟、
手表一样的电路,才能统一时间;因此各种计算机都设立了时钟电路。使各个部件能同步工作,用来让各个部件能准时的交换数据。
笔记本电脑内部数据交换过程中,部件间传输数据需要有相同的频率;而不同总线的工作频率不一样,我们的时钟电路会产生基准时钟,然后再给个部件分配所需的频率,如时钟电路用来产生主板、CPU和外部设备所需要的多种时钟信号,有SystemClock(系统时钟)、CPU时钟、USB时钟、Superl/O时钟、内存时钟、PCI时钟和AGP时钟等时钟信号,外部设备所需要的时钟信号是接口电路通过括件连接的,这些时钟信号都是以14.318MHZ的时钟基准频率为标准,通过倍频电路产生的。
本章讲述时钟电路的工作过程及检修方法。
本章讲述的内容包括4部分:
● 时钟芯片的引脚定义
● 时钟电路的组成
● 时钟电路的供电
● 时钟电路的检修流程及常见故障
9.1 时钟信号
笔记本电脑主板上的时钟频率有多种,常用到的有33MHz、48MHz、66MHz、75MHz、83MHz、 100MHz、 133MHz、 150MHz、266MHz、333MHz、400MHz和533MHz等,各设备需要的时钟信号命名方式虽然不完全同,但还是大同小异,时钟信号说明如下:
(1)系统时钟。
SystemClock(系统时钟)时钟情号供主板上需要系统时钟的芯片和设备使用,其频率和基准频率一样均为14.318MHz,此信号频率由时钟晶体决定,不能改变。
(2)CPU时钟。
时钟电路提供给CPU的时钟频率称为外频,常用的外频有66MHz、75MHz、83MHz、100MHz、133MHz、150MHz和200MHz等几种,在Pentium 4出现之前和Pentium 4早期,CPU的外频和CPU的前端总线频率相同,因此很多情况下把CPU的前端总线频率称为CPU的外频,但后来采用了QDR(Quad Date Rate)技术,或者其他类似的技术使CPU的前端总线频率提高到CPU的外频的2倍、4倍甚至更高。
(3)前端总线频率FSB。
CPU连接到北桥芯片的总线,称为前端总线频率FSB(Front Side Bus),是CPU的输入频率,目前PC机上前端总线的频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz等几种,有的达到1066MHz、1333MHz,前端总线的频率越高,表示CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越强,有利于发挥CPU的潜能,由于CPU的前端总线频率是固定的,如果主板的总线频率达不到CPU的前端总线频率,CPU的潜能不能充分发挥或者不支持该CPU,如早期的INTER845主板不支持赛杨D就是这个道理。主板的前端总线频率可以在BIOS中选择、设定,可以适当降低或者提升总线频率,实现降频或升频。
CPU主频=前端总线频率3倍频
(4)PCI总线时钟。
PCI总线时钟用于供PCI总线插槽的上声卡、网卡、显示卡、SCSI控制卡等设备的时钟信号,当FSB小于100MHz时,PCI总线频率一般为FSB的1/2,当FSB大于等于100MHz时,PCI总线频率一般为FSB的l/3,例如旧M T30时钟电路提供的PCI SLOTl、PCI SLOT2、PCI SLOT3、PCI SLOT4、PCI SLOT5和PCI SLOT6时钟频率均是33MHz。
(5)南桥时钟信号。
ICH南桥除自身的振荡时钟频率32.7MHz以外,时钟电路还提供14.318MHz、33MHz、
48MHz和66MHz的外部时钟信号。
(6)AGP总线。
AGP—总线用于驱动显示电路,当FSB小于100MHz时,AGP总线频率一般等于FSB,当FSB大于等于100MHz时,AGP总线频率一般为FSB的2/3,本机AGP显卡的时钟频率66MHz。
(7)北桥时钟信号。
时钟电路提供MCH北桥芯片66MHz和100MHz两种时钟信号(不同的CPU有所不同)。
(8)DIMM内存时钟是由MCH北桥提供,为133MHz。
(9)LAN网络连接时钟是由ICH南桥提供,为5—50MHz。
(10)AUDIO音频南桥除自身的振荡时钟频率24.5MHz以外,有些还需14.318MHz的外部时钟信号。
(11)SIO输入输出芯片需要的时钟信号包括时钟电路提供的14.318MHz、33MHz、48MHz和南桥芯片提供的32.7MHz时钟信号,SIO输入/输出电路提供给设备的频率为固定的24MHz。
(12)FWH的时钟频率33MHz由时钟电路直接提供。
(13)USB总线的频率为固定的48MHz。
不同主板的单元电路所需要的时钟信号的种类和频率不完全一样,实际维修中,只要单元电路所需要的时钟信号都具备,就可以认为时钟信号正常,不需要对频率做仔细的测量。
9.2 C9827时钟芯片电路
C9827时钟芯片功能完善、性能稳定,常用于笔记本电脑的时钟发生器。本书以IBM T30为例来详细说明时钟电路的引脚功能和工作原理,以及它的维修方法。
9.2.1 C9827时钟芯片引脚功能
14.318MHz晶体是寻找这部分的标志在不清楚哪一片是时钟芯片的时候,就寻找此晶体即可。凡时钟电路都有一个晶体,它决定时钟频率,随着主板的发展,晶体的频率有所提高,C9827时钟芯片引脚功能如图9—1所示。
C9827时钟芯片引脚功能说明如表9-1所示。
说明:PCICLK_F(2:0)表示PCICLK_F0、PCICLK_F1和PCICLK_F2,其他的表示方法与之类似。
时钟频率与选择开关S0、S1和S2的关系如表9-2所示。
如IBM T30笔记本电脑的S0、S1和S2均通过上拉电阻接电源,为高电平“1”,故CPU的主频为133MHz,PCI时钟信号为66MHz,REF基准时钟为14.318MHz,USB时钟为48MHz。
9.2.2 C9827时5中芯片工作原理
C9827时钟芯片内部结构如图9—2所示。
时钟电路主要由OSC振荡电路、PLL锁相环电路、控制信号电路和驱动电路等组成。
C9827芯片的供电稳定后,由芯片的0SC电路提供给晶体一个稳定的电压,晶体产生一个14.318MHz的固定频率,再送入OSC电路电路,经PLL2和PLL1锁相环电路倍频,产生主板需要的各种频率,然后经驱动放大电路,输出相应频率的时钟信号。
1.振荡电路
时钟振荡电路由晶体、晶体旁边的滤波电容和0SC电路组成。
振荡电路工作过程:VDD电源供给入OSC晶体振荡器后,晶体振荡器开始工作,晶体振荡器电路输出电压使晶体产生振荡,然后从OSC电路的X则输入到晶体振荡器,在晶体的两脚均可以看到振荡波形,晶体的两脚之间的阻值均相同,约为500—1500Ω,在它的两脚各有0.5—1.5V的电压,一般两个脚的电压不相同,这个电压由晶体振荡器提供。笔记本电脑主板上时钟晶体产生的频率一般是14.318MHz,随着主板的发展,晶体的频率有所提高。
2.锁相电路
PLL (Phase—Locked Loop的缩写)是锁相环电路,由于PLL锁相电路具有倍频的功能,使其输出信号的频率是输入信号的频率的N倍(并不一定是整数倍),在时钟电路中PLL把14.318MHz的基准频率升高到了24MHz、33MHz、48MHz、66MHz、100MHz和133MHz等多种频率,时钟总线的对地阻值在500—1500Ω之间,总线的时钟波形幅度大于2V。
(1) PlL2
从OSC电路的时钟信号,送到PLL2锁相环电路,经PLL2倍频后,通过驱动放大输出48MHz的时钟信号,供USB和DOT电路,PLL2锁相环电路的频率是不可以调整的固定频率。
(2)PLLl
OSC电路的时钟信号和比L2锁相环电路的时钟情号送到PLL1,其频率受S(0:2)的控制,其输出:
一路经CPU驱动放大和倒相等处理,送出100MHz或133MHz的+CPU CLK和-CPU CLKC时钟信号,供CPU电路和北桥电路。
另一路经PCI DIVDER和驱动放大等处理,送出66MHz的PCICLK钟信号,供各种PCI插槽和电路,以及经过另一驱动放大器,输出66B和66IN等66MHz的时钟信号,其关闭和导通接受PD6E的控制。
第三路输出3V66_0和3V661/VCH的66MHz的时钟信号。
PLLl锁相环电路的频率是可以调整的,老主板的调整是通过跳线改变,现在的主板是CPU的BSEL控制时钟芯片的S0、S1和S2来调整时钟频率的。
3.控制信号电路
在时钟电路中各总线始终接受相应的控制信号的控制,便于对各种设备的停止、禁用,实现高级管理。其中:
VTT—PWRGD#是“电源好信号”,没有此信号,时钟电路不能输出时钟信号。
PD#(PWD#或PWRDWN#)是允许时钟芯片是否工作的控制信号。
CPU-STP#(CPU—STOP捍)是控制CPU时钟情号控制,通过操作系统和BIOS控制CPU时钟信号,实现ACPI“高级配置和电源高级管理”中的关闭CPU功能,低电平为关闭时钟信号,CPU停止运行,高电平是正常工作状态。
PCL-STOP#(PCI-STOP#)控制PCI时钟信号控制,通过操作系统和BIOS控制PCI时钟信号,实现ACH“高级配置和电源高级管理”中的关闭PCI上的硬件设备,低电平为关闭PCI时钟信号,PCI上的设备停止运行,高电平是正常工作状态。
以上四个控制信号是时钟电路工作的十分重要的信号,主机正常工作时为高点平(“#”表示低电平有效)。不少维修人员容易忽视这几个控制信号,请特别注意。
4.驱动电路
驱动电路均采用集成运算放大器,它的作用是放大倍频后的各种时钟信号,使其输出信号的峰值达到2V以上,直流电压值为电源电压的一半,为3.3V/2V=1.65V。
9.2.3 C9827应用电路分析
下面以IBM T30笔记本电脑中的时钟电路为例分析C9827的应用电路,见附录3。
1.电源
C9827有两组供电:
第一组为VDD供电,由VCC3B提供的3.3V直流电压,供振荡电路、PLL和驱动电路等。
第二组为VDDA供电,也是VCC3B提供的3.3V直流电压,供逻辑电路。
2.基准时钟
在C9827的第2脚和第3脚接有14.318MHz的晶体振荡器Y3,晶体两端分别接有5卯的电容C152和C177,为C9827提供14.318MHz的振荡频率信号。
3.控制信号
VIDPWRGD_3M电源好信号经Q42倒相放大后送到C9827的第28脚VTT_PG,作为C9827的电源好信号识别信号。
从南桥输入的-PM_SLP_S1信号,送到C9827的第25脚(PWRDWN#),作为允许时钟芯片是否工作的控制信号。
从南桥输入的-CPU-STP,送到C9827的第53脚(CPU-STP),作为CPU时钟信号的控制信号。
从南桥输入的-PCL-STP,送到C9827的第34脚(PCL-STP),作为PCI时钟信号的控制信号。
4.输出信号
该电路所利用2的时钟输出信号有CPC、AGP、PCI、USB、SIO、ICH和CRYPT等时钟信号,其输出的直流电压为1.65V左右,电路中分别串联一只33Ω的锅合电阻,在CPU总线上还并联一只49.9Ω的分压电阻,因为CPU的工作电压较时钟电路的电压低。
5.频率选择
C9827的54、55、40脚分别接SEL0、SELl、SEL2,均有上拉电阻到电源,故为“1”,因此CPU的主频选择为133MHz。
9.3 CY2285时钟电路
9.3.1 CY2285时钟电路引脚功能
时钟芯片引脚功能如图9—3所示。
9.3.2 时钟电路的组成
时钟电路由基难时钟电路(1—3脚,26—28脚)、PCI时钟产生电路(4—11脚)、USB时钟产生电路(12—15脚)、核心时钟控制电路(16—21脚)、CPU时钟产生电路(22—25脚)组成。
1.基准时电路
基准时电路负责产生电路产生14.318MHz基准时钟信号。相应的引脚功能如表9—3所示。
2.PCI时钟产生电路
PCI时钟电路负责产生33MHz的PCI时钟信号。PCI时钟产生电路相应的引脚功能如表9-4所示。
9.3.3 USB时钟产生电路
USB时钟电路负责对USB电路的控制。USB时钟电路引脚定义如表9—5所示。
9.3.4 时钟控制电路
时钟控制电路负责控制单元电路的时钟信号。时钟控制电路引脚定义如表9-6所示。
9.3.5 CPU时钟产生电路
CPU时钟产生电路负责为CPU提供时钟。
CPU时钟产生电路引脚定义如表9-7所示。
9.4 时钟电路的维修
必须在系统供电3.3V、5V和CPU内外核都正常情况下,才考虑排除时钟电路故障,通常这种情况有明显的开机现象,电源指示灯亮,CPU风扇转,也可以正常开关机。
9.4.1 时钟电路故障原因
不拆机的情况下用可调电源监控电流,电流表指示在0.8A左右,拆机后加电后测3.3V、5V和CPU内外核电压均正常,但主板上各单元电路或部分单元电路没有时钟信号。
1.供电
(1)来自系统单元电路的3.3V是通过一个保险或保险电感传输电流的,损坏后无供电压。
(2)供电对地短路,滤波电容接地,造成电流过大,引起保护电路动作或3.3V电压不正常。
(3)将3.3V转换成2.5V的电源IC芯片损坏。
2.基准时钟(14.318MHz)晶体坏
晶体损坏后不起振,更换晶体即可。
3.时钟芯片坏(更换芯片)
供电正常,晶体己经起振,控制信号都具备了,而芯片没有输出时钟倍号,一般为时钟芯片损坏,损坏多表现为烧毁。
9.4.2 时钟电路的检修
主板供电正常,当插上诊断卡后,发现CLOCK时钟指示灯不亮(正常时不插CPU、内存,只要供电正常的主板CLOCK时钟指示灯就会长亮),而这是就需要检测、维修时钟电路。
1.查时钟电路的供电
时钟电路的供电分为3.3V和2.5V两组供电,3.3V供电来自系统单元电路,其中的2.5是通过线性稳压块转换而成的。
2.首先查时钟电路有无输出
测时钟芯片周围22Ω左右或30Ω左右的小电阻是否有时钟电压输出,此电压一般为供电的一半,如PCI时钟供电为3.3V,那PCLK正常输出的电压为1.65V,用示波器测量至少有2V以上的峰值电压。
3.看晶体14.318MHz有无起振
可以用万用表测晶体两端是否有0.03V左右的压差或用示波器测两端有无波形,如没有压差和波形一般为晶振坏。
4.查控制信号
用万用表测相应的控制引脚上是否有2.5V以上的高电平。
9.4.3 时钟电路的易损件
时钟电路的易损件如表9-8所示。

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