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主板电路工作原理

主板各电路工作原理主要内容:1、主板开机电路含主供电及其他供电电路))主板供电电路((含主供电及其他供电电路2、主板供电电路3、时钟电路4、复位电路5.1 主板开机电路5.1.1软开机电路的大致构成及工作原理开机电路又叫软开机电路,是利用电源(绿线被拉成低电平之后,电源其它电压就可以输出)的工作原理,在主板自身上设计的一个线路,此电路以南桥或I/O为核心,由门电路、电阻、电容、二极管(少见)三极管、门电路、稳压器等元件构成,整个电路中的元件皆由紫线5V提供工作电压,并由一个开关来控制其是否工作,(如图4-1)当操作者瞬间触发开机之后,会产生一个瞬间变化的电平信号,即0或1的开机信号,此信号会直接或间接地作用于南桥或I/O内部的开机触发电路,使其恒定产生一个0或1的的信号,通过外围电路的转换之后,变成一个恒定的低电平并作用于电源的绿线。

当电源的绿线被拉低之后,电源就会输出各路电压(红5V、橙3.3V、黄12V等)向主板供电,此时主板完成整个通电过程。

图5-1 主板通电电路的工作原理图5.1.2学习重点:①主板软开机电路的大致构成及工作原理;②软开机线路的寻找;④主板不通电故障的检修;⑤实际检修中需注意的特殊现象。

5.1.3实例剖析:一款MS-6714主板,故障为不能通电,其开机电路如图5-2所示(图5-2)通过以上线路发现,开机电路由W83627HF-AW组成整个线路,按照主板不通电故障的检修流程进行检修,测其67脚没有3.3V左右的控制电压,此时就算更换I/O仍是不能工作的,于是查找相关线路,发现此点的控制电压是由FW82801DB直接发出,再查此南桥的1.5V的待机电压异常,跟寻此点线路,发现南桥旁一个型号为702的场效应管损坏,更换此管后,故障排除。

注:W83627系列I/O在Intel芯片组的主板中从Intel810主板开始,到目前的主板当中,都有广泛的应用,而且在实际维修中极容易损坏.5.1.4目前主板中常见的几种开机电路图:ASROCK P4S61 开机电路图5.2 主板供电电路5.2.1主板供电电路(见图5-3 )是主板中最容易损坏的部分,在实际的维修中占有相当大的比例,在学习本节之前,我们先来了解一下主板的供电机制。

ATX电源的功率电压输出有+12V、+5V、+3.3V。

ATX12V电源主要提供+12V、+5V、+3.3V、+5VSB、-12V五组电压,-5V由于ISA设备的消失,在最新的ATX12V版本中已经去掉。

另一个负电压-12V虽然用得很少,但却不能忽视,因为AC’97、串口以及PCI 接口还需要这个负电压。

+12V电压目前可以说是最重要的,不然现在的电源规范也不叫ATX12V了。

+12V主要是给CPU供电,通过VRM9.0(电压调整模块)调节成1.15~1.75V核心电压,供CPU (60A)、VttFSB(2.4A)、CPU-I/O(2.5mA)。

+12V除了CPU外,还提供给AGP、PCI、CNR(Communication Network Riser)。

相对来说,+5V和+3.3V就复杂多了。

+5V被分成了四路。

第一路经过VID(Voltage Identification Definition)调整模块调整成1.2V供CPU,主板会根据处理器上5根VID引脚的0/1相位(见文尾附表)来判别这块处理器所需要的VCC电压(也就是我们常说的CPU核心电压)。

第二路经过2.5V电压调整模块调整成2.5V供内存,并经过二次调整,从2.5V调整到1.5V供北桥核心电压、VccAGP、VccHI。

第三路直接给USB设备供电。

第四路供给AGP、PCI、CNR供电。

+3.3V主要是为AGP、PCI供电,这两个接口占了+3.3V的绝大部分。

除此之外,南桥部分的Vcc3_3以及时钟发生器、LPC Super I/O(例如Winbond W83627THF-A)、FWH (Firmware Hub,即主板BIOS)也是由+3.3V供电。

+5VSB一直被我们忽视,这一路电压与开关机、唤醒等关联紧密;+5VSB在Intel 845GE/PE芯片组中至少需要1A的电流,目前绝大部分电源的+5VSB都是2A。

其中一路调整成2.5V电压供内存;第二路调整成1.5V,在系统挂起时为南桥提供电压;第三路调整成3.3V供南桥(同样也是用于系统挂起)、AGP、PCI、CNR;第四路直接供USB端口。

主板供电电路如图4-3:输出为1.5V、2.5V、3.3V、Vcc。

图5-3 主板供电电路图5.2.2 CPU主供电1、CPU主供电的大致构成及工作原理CPU主供电是CPU工作的一个重要条件,大多由电源IC、场效应管、电感线圈、电容等组成,有时会再加入稳压二极管、三极管组成CPU主供电路。

图5-4如图5-4所示,主板通电后,电源IC(又叫PWM Control)开始工作,发出脉冲信号,使得两个场效应管轮流导通,当负载两端的电压VCORE(如CPU需要的电压)要降低时,通过场效应管的开关作用,外部电源对L2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,通过场效应管的开关作用,外部电源供电断开,L2释放出刚才充入的能量,这时的L2就变成了电源继续对负载供电。

随着L2上存储能量的消耗,负载两端的电压开始逐渐降低,外部电源通过场效应管的开关作用又要充电。

依此类推在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压,永远使负载两端的电压不会升高也不会降低。

(1)单相CPU供电电路如图5-5单相供电:功耗来源于5V电源,由模拟和数字两个部分组成,模拟部分由主控制环组成,电压反馈环用以实现过欠电压保护和过流保护,数字部分用以控制MOSET(场效应管)的输出占空比。

为保证输入的稳定,,放两个大电解电容和一个电感,以实现低通滤波,以保证输入端的洁净,L1的作用是减缓电流冲击场效应管Q1,两个场效应管Q1和Q2轮流导通和截止。

图5-5单相CPU供电电路图(2)多相CPU供电电路如图5-7因为CPU工作于大电流、低电压状态,所以一个开关电路无法很可靠地给它供电,另外,实际应用中存在供电部分的效率问题,电能不会100%转换,一般情况下消耗的电能都会转化为热能散发出来,CPU需要的电流越大,那么转化的热能越多,元件发热量就越大,同时对于423、462、478结构的主板,单相供电的带负载能力不够,无法输出CPU 工作所需要的电流,必须采用多相供电来满足功率的要求,所以又产生了三相、四相电源等设计,多相电路(见图5-7)可以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流,以维持各功率组件的热平衡。

对于多相供电的控制电路,每个相之间是有相位差的,大小为360度除以活动PWM 的相数。

在多相供电电路中,为保证各相负载均衡,主控IC内部的比较器将每相的电流反馈ISEN与总电流除以相数得到的平均值相比较,然后控制该相的PWM信号,使该相的电流尽可能的等于总电流除以相数得到的平均值,这样使个相的电流得以均衡,减少了电流纹波,也保证了各相的场管负载均衡。

图5-7中,主控IC在收到VID信号后,给各驱动IC发出PWM控制信号,此信号为脉冲方波,然后驱动IC开始工作,控制两个场管轮流导通,输出主供电,在每一相的输出部分会接到主控IC的ISEN(电流反馈)脚,用以主控IC进行比较,调整PWM信号,使各相负载均衡。

PWM驱动信号的波形见图5-6。

图5-6 PWM驱动信号波形图5-7多相CPU供电电路图2、学习重点:①CPU主供电路的构成及工作原理;②CPU主供电路的寻找;③CPU主供电路的检修前提及流程;④实际检修中需注意的特殊现象。

3、实例剖析:一款ECS-P4VMM2主板,故障为CPU主供电输出很低,其电路如图5-8所示(图5-8)从电路中可以发现,ATX供给的12V电通过第一级LC电路滤波(图上L1,C1组成),送到一对互挽推出管和KA7500B控制芯片组成的电路,控制三对场效应管和快恢复管输出,然后经过第二级LC(图上L2,C2组成)电路滤波形成所需要的Vcore。

按照CPU主供电的检修流程进行检修,首先测量Q1的D极和G极,发现电源IC输出控制电压给一对互挽推出管,但没有输出,于是更换此对管后,故障排除。

5.2.3 CPU的内外核供电CPU分为内核和外核。

内核包括运算器和控制器,外核包括解码器和一、二级缓存。

CPU的内、外核供电也是CPU的一个重要工作条件,一般是1.5V或者2.5V两种.在主板上,这两种电压在其它设备上也会得到使用,其产生电路相对有较多型式.5.2.4 内存供电分为SDR和DDR两种:1、SDR内存,主要用于P3主板当中,供电为3.3V,一般由ATX电源的橙色线直接提供,有时也会通过主板上的3.3V供电电路产生.2、DDR内存,主要用于P4主板当中,供电为2.5V,电压不再是通过+3.3V,而是通过+5V来调整。

845GE/PE的DDR核心电压是2.5V,是从+5V和+5VSB调节而来。

具体来说,+5V通过一个2.5V调节器调整成2.5V的电压,同时+5VSB也通过2.5V备用调节器调整成2.5V电压,这两路2.5V电压联合为DDR内存Vdd/Vddq供电,另外,内存模组的Vtt电压也由这个2.5V电压调整而来。

5.2.5 扩展槽供电:分为ISA、PCI、AGP等。

一般需要的供电有:12V、-12V、5V、-5V、3.3V等。

绝大多数都是由ATX电源线直接提供,有时3.3V供电也有部分由3.3V供电方式提供。

附: P3的VID线路识别表处理器针脚(0=低1=高)供电电压VID4 VID3 VID2 VID1 VID0 电压0 1 1 1 1 1.30 1 1 1 0 1.350 1 1 0 1 1.40 1 1 0 0 1.450 1 0 1 1 1.50 1 0 1 0 1.550 1 0 0 1 1.60 1 0 0 0 1.650 0 1 1 1 1.70 0 1 1 0 1.750 0 1 0 1 1.80 0 1 0 0 1.850 0 0 1 1 1.90 0 0 1 0 1.950 0 0 0 1 2.00 0 0 0 0 2.051 1 1 1 1 无CPU1 1 1 1 0 2.11 1 1 0 1 2.21 1 1 0 0 2.31 1 0 1 1 2.41 1 0 1 0 2.51 1 0 0 1 2.61 1 0 0 0 2.71 0 1 1 1 2.8P4vid线路识别表处理器针脚(0=低 1=高) 供电电压 vid4 vid3 vid2 vid1 vid0 电压(v) 1 1 1 1 1 off1 1 1 1 0 1.11 1 1 0 1 1.1251 1 1 0 0 1.151 1 0 1 1 1.1751 1 0 1 0 1.21 1 0 0 1 1.2251 1 0 0 0 1.251 0 1 1 1 1.2751 0 1 1 0 1.31 0 1 0 1 1.3251 0 1 0 0 1.351 0 0 1 1 1.3751 0 0 1 0 1.41 0 0 0 1 1.4251 0 0 0 0 1.450 1 1 1 1 1.4750 1 1 1 0 1.50 1 1 0 1 1.5250 1 1 0 0 1.550 1 0 1 1 1.5750 1 0 1 0 1.60 1 0 0 1 1.6250 1 0 0 0 1.650 0 1 1 1 1.6750 0 1 1 0 1.70 0 1 0 1 1.7250 0 1 0 0 1.750 0 0 1 1 1.7750 0 0 1 0 1.80 0 0 0 1 1.8250 0 0 0 0 1.855.3 时钟电路5.3.1时钟电路的大致构成及工作原理在主板上,各种设备都需要在统一的节拍下协同工作,如果主板上的时钟不同步会造成各种各样的故障,轻则死机、不稳定;重则系统不能正常运行。

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