主板維修其二——待機供電電路

前言:這是講解主板各供電的上電順序的第二篇文章,其他配套文章可在[主頁-主板與時序]內尋找。這篇文章比較長,講述了關機狀態下主板的供電(開機時這些供電必須產生)。推薦配合基礎知識PWM方式的buck電路,串聯分壓,電容的特性,電感的特性食用。

講解實例

型號:宏碁掠奪者擎Neo16 2023款 N22Q22

主板板號:DAZGRMB2AC0

典型配置:13700HX+4060

名詞解釋/基礎知識

待機:這裏所說的待機並非睡眠待機而是電腦處於軟關機狀態(正常點擊Windows關機)。對於臺式機而言無論關閉與否只要連接着市電電源就會產生一個名爲5VSB的5V供電維持待機供電;當主板支持深度待機供電可在BIOS設置是否關閉主待機供電省電,若主板不支持則將深度待機與主待機供電連接到一起。筆記本一般接上適配器就會完整地產生這些供電,而拔下適配器爲了節省電池電量一般而言兩者均不存在(不過還會有系統供電5V/3V和線性供電5V/3V這也是有人筆記本關機金屬物碰到某些元件還能引發短路的原因),直到電腦開機纔會按序產生。

電勢:簡單而言就是某個點上面的電壓,我們一般說某個元件的電壓是指元件兩端的電勢之差,電勢可以說就是它某一端某一個的電壓。

電平:高電平與低電平是相對的概念,代表1與0,開與關,以相對電壓高低作爲區分,所以也可以說是高電壓與低電壓,它們是一組信號。

主板供電芯片常見引腳註釋

VIN:芯片供電輸入

VREG:內部線性LDO供電輸出

EN:芯片啓動信號輸入

DRVH/DRVL:上管驅動/下管驅動,用於控制mos管開關

BST:自舉升壓

FB:反饋,檢測輸出電壓是否符合目標

GND:接地

PG:即power good,電源工作正常信號

12-14代HX處理器筆記本/臺式機的待機供電需要:

VCCDSW_3P3:輸入給PCH的3.3V深度待機供電。

DSW_PWROK:輸入給PCH表示深度待機供電正常。

SLP_SUS# :從PCH輸入到EC,高電平表示開啓PCH主待機供電。

VCCPRIM_3P3:輸入給PCH的3.3V主待機供電

VCCPRIM_1P8:1.8V主待機供電

VCCPRIM_0P82:0.82V主待機供電

VCCPRIM_1P05:1.05V主待機供電

RSMRST# :EC輸入給PCH,高電平表示PCH主待機供電正常。不支持深度待機的機型會把其與DSW_PWROK連接到一起。

具體實現電路如圖1

3.3V供電是由PU3005型號爲RT6575AGQW的供電芯片產生的。

這顆芯片的工作原理是當VIN引腳輸入12V-20V供電的時候,VREG3會產生線性3.3V電壓,通過PR3045限流(限制電流保護芯片)後拉高EN2引腳電壓至3.3V,芯片被激活。

pwm電路開始工作,具體流程爲DRVH2爲變爲高電平,上管mos導通VIN(12-19V)高電壓流入爲電容與電感充電,電感後端的電壓緩慢升高,當升高到3.3V的時候DRVH2變爲低電平,上管被關閉延遲一瞬後DRVL2變爲高電平,下管mos導通GND形成新的迴路,此時電感和電容就像一個電池一樣,將自身儲存的能量再釋放回去同時電壓下降,當從3.3V下降到3.2V的時候關閉DRVL2延遲打開DRVH2如此高頻開關循環,就能讓VIN這12-19V的高電壓轉化成3.3V這種低電壓,轉化損耗對比其他方式非常小,這就是PWM,電腦中高功耗部分全部都是PWM的方式降壓轉化。

可能有人想問BST和FB引腳是幹嘛的?前文說過芯片必須獲取當前電壓值才能合理地控制開關時機,FB引腳正是獲取電壓值的引腳,通過PR3058(R1)與PR3061(R2)串流分壓,公式爲V=R2*V輸出電壓*(R1+R2),比如

輸出3.3V電壓則FB引腳的電壓是

9.31*3.3/(9.31+6.49)=1.94V

輸出3.2V電壓則FB引腳的電壓是

9.31*3.2/(9.31+6.49)=1.89V

通過FB引腳就可以感知到輸出電壓。

因爲MOS管導通有導通壓降(經過元件電壓下降),爲芯片提供的電壓最高爲VIN=19V,假定導通壓降是4.5V,以19V驅動mos管,mos管D極電勢爲19V,則S極電勢爲14.5V,很明顯沒有完全導通,此時mos管會嚴重發熱,理想情況我們希望19V完全導通,mos管D/S兩極均爲19V,那麼就需要至少23.5V的電壓驅動,但是最高提供電壓是19V,那麼就需要進行升壓。

BST腳與mos驅動腳相連,同時BST引腳與一顆升壓電容與電感前端串聯在一起,電容有個特性是電容兩端的電勢差不能突變,利用這個特性。

芯片內部先給BST腳充電到19V,電容左端電勢19V右端0V電勢差爲19V,當以19V驅動上管導通的時候,右端電勢變成19-4.5=14.5V,電容要維持19V電勢差就必須把左端電壓升高到19+14.5=33.5V,這個電壓是與mos管驅動極相連的,驅動極電壓升高到33.5V,完全導通19V,此時電容右端電壓突變爲19V,那麼左端電壓變成19+19=38V,然後是上管關閉下管導通,右端變成0V,左端變成19V,完成循環。

以上就是一個經典PWM芯片的全部工作流程。

當PWM芯片持續正常工作一定時間之後就會輸出PG信號,這個PG信號一般會作爲下一個芯片的EN開啓信號,無限套娃就簡單地實現了按時序上電的設計。

在圖1中可以看到最終產生的3.3V供電名稱爲+3VPCU,圖2中只有芯片收到S5_ON的時候纔會把+3VPCU輸出同時改名爲+3V_S5,而S5_ON信號是由EC發出的,只有當適配器接入或者按開機鍵EC纔會開始輸出這個信號。

如圖3,+3V_S5經過一坨錫改名叫+3V_DEEP_SUS並連接到PCH的VCCDSW_3P3爲其供電。

DSW_PWROK看圖4可知,連接的是名爲PCH_DSWROK的信號,圖4下半部分是它的來源,U67是一個與門,只有1,2腳都爲高電平的時候它才能在4腳輸出高電平,也就是說只有當VIN_SENSE(19V電壓檢測正常),EC檢查VCCDSW_3P3正常後PCH_DSWROK才能爲高電平,但是注意與門的型號MC74VHC1G08DFT2G前面有個*代表不上件,也就是沒有實裝,再看下面*short表示這個信號是和RSMRST#_PCH用一坨錫短接到一起的,也就是說這個本子不支持深度待機。

SLP_SUS輸出給EC後EC產生SLP_SUS# EC。

VCCPRIM_3P3:見圖5,直接和VCCDSW_3P3供電相連,再次證明這個本子不支持深度待機。

VCCPRIM_1P8見圖6,也是一個PWM電路,只不過把mos管也集成進芯片,EC發出S5_ON開始工作。

VCCPRIM_0P82見圖7典型PWM電路,VCCPRIM_1P8供電芯片發出的PG信號作爲其EN開啓信號。

VCCPRIM_1P05見圖8,將上一個供電的PG信號作爲EN信號,其實ADJ引腳相當於FB,VPP是其驅動電壓,EN是開啓信號。可以看到它並沒有電感,輸入的1.8V供電直接轉化成了1.05V,這是另一種供電方式LDO供電(低壓差線性穩壓器供電),特點是電流比較小,轉化損耗隨電壓差增大而增大,比如1.8V轉1.05V比1.8V轉0.5V損耗低非常多,只適合小功率場景,在主板是經典供電方式。

RSMRST# :見圖9,帶*的元件不看,首先需要EC檢測以上電壓無誤後發出RSMRST# 接着是VIN檢測無誤就會輸出到PCH的RSMRST#

本文結束,下一期是開機上電。

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