Как легко проверить исправность чаржера battery charger на материнской плате ноутбука
Видео Как легко проверить исправность чаржера (battery charger) на материнской плате ноутбука. Часть 1. канала HamRadio Tag
технический журнал для специалистов сервисных служб
Зарядные устройства ноутбуков. Основы функционирования и схемотехники. (Часть I).
Зарядные устройства, обозначаемые на схемах, как Charger, являются ключевым звеном в процессе запуска ноутбука.Название «зарядное устройство» совсем не означает, что оно используется только для заряда аккумулятора. Этим модулем формируется первичное напряжение, из которого затем вырабатываются все остальные напряжения, т.е. Сharger является одним из ключевых звеньев во всей системе энергообеспечения ноутбука. И поэтому неудивительно, что статистика неисправностей ноутбуков говорит о необходимости обсуждения схемотехники данного модуля.
В среде специалистов и пользователей ноутбуков так сложилось, что зарядными устройствами часто называют блоки питания, формирующие постоянное напряжение величиной примерно +19V. Это напряжение получают из сетевого переменного напряжения 220 Вольт путем импульсного преобразования. Но называть этот преобразователь, этот блок питания, зарядным устройством как-то не совсем корректно. К нему в большей степени подходит термин «сетевой адаптер».
Зарядное устройство (Charger) в ноутбуках выполняет, как правило, следующие основные функции:
- формирование зарядного напряжения/тока для аккумуляторной батареи;
- коммутацию «первичного» напряжения, необходимого для формирования всех системных напряжений;
- информирование системных контроллеров о подключении сетевого адаптера;
- автоматическое управление мощностью, потребляемой от сетевого адаптера (функция DPM) .
Рис.1 Блок-схема зарядного устройства ноутбука
Формирование зарядного напряжения аккумулятора
Исходя из названия модуля, эта функция является его важнейшей функцией. Как известно, в аккумуляторных батареях ноутбуков, в настоящее время широко применяются литий-ионные аккумуляторы (LiOn). Номинальным напряжением одного литий-ионного элемента является 3.6 Вольт. На практике же, заряд этих элементов осуществляется напряжением 3.9 – 4.3 вольт/элемент. Также хорошо известно, что увеличение емкости батарей достигается последовательно-параллельным включением нескольких аккумуляторов.
Рис.2 Трехэлементная (3-Cell) батарея. Каждый элемент состоит из двух параллельно-включенных "банок". В результате получаем батерю типа "3S-2P"
- во-первых, в прайс-листах реселлеров эти батареи могут быть обозначены, как 3-Cell;
- во-вторых, по напряжению батареи – 3-х элементные аккумуляторы имеют выходное напряжение, равное 10.8 Вольт (иногда попадаются батареи с напряжением 11.1 Вольт). Еще раз обращаем внимание, что это лишь номинальные напряжения аккумуляторов, а на самом деле напряжение на них несколько выше, например, 12.6 Вольт.
Наряду с 3-Cell батареями, существуют и 4-х элементные аккумуляторы (рис.3). Эти батареи требуют зарядного напряжения величиной от 15.6 В до 17.2 В. Аккумуляторы этого типа в прайс-листах обозначаются, как 4-Cell, а их выходное напряжение, как правило, равно 14.4 В (но изредка попадаются батареи с выходным напряжением 14.8 Вольт).
Рис.3 Четырехэлементная (4-Cell) батарея. Каждый элемент состоит из двух параллельно-включенных "банок". В результате получаем батерю типа "4S-2P"
Кроме того, ряд ноутбуков позволяет работать как с 3-элементными, так и с 4-элементыми батареями, автоматически изменяя формируемое зарядное напряжение, в зависимости от типа подключенной батареи. Естественно, что Charger таких ноутбуков должен «уметь заряжать» батареи разных типов, формируя разное выходное напряжение и разные выходные токи.
Сетевой адаптер (блок питания), являющийся главным источником энергии для ноутбука, формирует постоянное напряжение номиналом 19 Вольт. А для заряда аккумуляторов, как мы видели, требуется меньшее напряжение. Поэтому в составе ноутбука присутствует зарядное устройство, формирующее напряжение соответствующего номинала, достаточное и необходимое для заряда батареи. Таким образом, фактически, Charger представляет собой понижающий DC-DC преобразователь импульсного типа, в котором могут быть реализованы и некоторые дополнительные функции. Например, такие как:
- включение и выключение преобразователя по командам от управляющего контроллера;
- контроль выходного тока, т.е. контроль тока, потребляемого аккумуляторной батареей в момент ее заряда;
- контроль выходного зарядного напряжения, прикладываемого к аккумулятору, с целью его регулировки и стабилизации;
- управление величиной зарядного тока;
- определение подключения аккумуляторной батареи с целью предотвращения работы в режиме холостого хода и др.
Коммутация первичного напряжения
Логика работы данной схемы очень простая. Если сетевой адаптер подключен и формирует напряжение 19В, то Charger на свой выход начинает транслировать именно это напряжение. Если же напряжение сетевого адаптера не обнаружено, то происходит переключение на аккумуляторную батарею. Фактически, схема коммутации первичного напряжения представляет собой два ключа и контроллер, анализирующий наличие входного напряжения 19В (рис.4).
Рис.4 Принцип выбора "первичного" источника энергии для питания ноутбука
Информирование о подключении сетевого адаптера
В некоторых, уже достаточно старых, моделях ноутбуков в качестве микросхем контроллеров зарядного устройства приходилось встречаться с такой микросхемой общего применения, как TL494 (специалисты, которые занимались системными блоками питания AT и ранними ATX, с этой микросхемой должны быть очень хорошо знакомы). Естественно, что такое решение отличается достаточно громоздкой схемотехникой и сложностью реализаций даже самых простых функций. Поэтому о подобных схемах следует говорить, как об экзотике, и брать их за пример для обсуждения не стоит.
Детектор сетевого адаптера
Рис.5 Детектор сетевого адаптера
Рис.6 Выходной сигнал детектора может быть активен как высоким уровнем, так и низким
Выход с открытым коллектором/стоком предполагает «подтягивание» этого контакта к шине питания через ограничивающий резистор. Но откуда же возьмется «подтягивающее» напряжение, если ноутбук и все его элементы еще не начали свою работу?
Очень часто подтягивающее напряжение для выхода ACOK формируется самой микросхемой Charger-контроллера. В состав контроллера вводится линейный стабилизатор, формирующий постоянное напряжение из питающего напряжения микросхемы, т.е. из +19V, подаваемых на вход DCIN. Выход линейного стабилизатора часто обозначается как LDO (рис.7). Выходное напряжение этого линейного стабилизатора обычно равно +5 Вольт. В некоторых случаях в качестве «подтягивающего» напряжения для выхода ACOK используется опорное напряжение, также формируемое внутренним источником опорного напряжения, и обозначаемое VREF.
Рис.7 "Подтягивание" выхода с открытым стоком к логической единице. Источником напряжения является внутренний линейный стабилизатор LDO.
Напряжение +19V для детектора сетевого адаптера берется непосредственно с входного питающего разъема (см.рис.5), но в некоторых ноутбуках на входе зарядного устройства устанавливается ключ, открывающийся самостоятельно или Charger-контроллером в момент появления входного напряжения +19V (рис.8). Такой ключ можно рассматривать в качестве буферного элемента, выполняющего функцию защиты от всплеска напряжения и от влияния переходных процессов при подключении. Также этот ключ не позволит включиться схеме при недостаточном напряжении от адаптера, что можно рассматривать в качестве защиты от неисправности сетевого адаптера, хотя функция защиты от запуска ноутбука при неисправном адаптере, обычно реализована, компаратором сигнала ACIN. Ведь если входное напряжение ACIN будет меньше порогового напряжения компаратора, выходной сигнал ACOK не должен генерироваться.
С другой стороны, нередки и схемы без входных транзисторных ключей. Однако современная схемотехника ноутбуков нацелена на применение входных транзисторных ключей, так как их наличие, кроме всего прочего, позволяет организовать дополнительные функции.
В качестве примера такой дополнительной функции, можно привести схему «зарядника» ноутбука Samsung NP-P55 (рис.9). В этой схеме первоначальное открывание ключа обеспечивается резистивным делителем R516/R517, который создает на затворе транзистора Q2 напряжение, меньшее, чем на его истоке. Это и является условием открывания Q2. В результате, на стоке Q2 появляется напряжение VDC_ADPT, равное 19 Вольтам. Это напряжение используется для питания Charger-контроллера и формирования всех остальных напряжений ноутбука.
Кроме делителя, состоянием транзистора Q2 управляет еще и транзистор Q503. Открывание транзистора Q503 приводит к подаче на затвор транзистора Q2 напряжения от сетевого адаптера, т.е. напряжения на истоке и затворе выравниваются. Это приводит к запиранию Q2. Осталось выяснить, что же может привести к открыванию транзистора Q503.
Затвор транзистора Q503 управляется триггером, состоящим из транзисторов Q501 и Q502. Срабатывание триггера произойдет в случае открывания хотя бы одного из стабилитронов ZD500, ZD501 или ZD503. В свою очередь, эти стабилитроны открываются в случае значительного превышения напряжения в каналах 5V, 1.8V, 1.05V, 1.25V, 1.5V. Перечисленные напряжения питают процессор, чипсет, графический контроллер и память, и увеличение этих напряжений способно натворить много бед. Критическое превышение номинала этих напряжений может произойти только в случае пробоя транзисторных ключей в DC-DC преобразователях, формирующих эти напряжения из напряжения VDC.
Срабатывание триггера означает, что Q501 и Q502 оказываются открытыми, и это будет продолжаться до тех пор, пока на входе ноутбука будет присутствовать напряжение +19V. В этом случае, для повторного запуска ноутбука необходимо обязательно вынуть штекер сетевого адаптера, подождать некоторое время и снова подключить ноутбук к источнику питания.
Открытый триггер обеспечивает подачу на затвор Q503 низкого уровня, что приводит к открыванию Q503 и закрыванию Q2. В результате, 19V (VDC) перестает подаваться на DC-DC преобразователи и ноутбук выключается. Работа при повышенном напряжении основных элементов системы исключается.
Так как для работы детектора и его компаратора требуется наличие опорного напряжения, то, разумеется, необходимо обеспечить питанием микросхему Charger-контроллера. Питающим напряжением для микросхемы является все те же 19V от сетевого адаптера. Только эти 19 Вольт для обеспечения питания подаются на другой контакт, традиционно обозначаемый DCIN. Но об этом мы продолжить говорить уже в следующем номере нашего журнала.
Ремонт материнских плат Compal, с неисправностью "не заряжает" или "не включается", особенно после залития жидкостью, зачастую вызывает у мастеров трудности. Рассмотрим типовую схему питания и заряда, применяемую в ноутбуках Acer, на примере платформы LA-6552p. Эта материнская плата устанавливается в ноутбуках Acer 5552 и Emashines E442. Другие материнские платы, имеющие в своем составе микросхему чарджера ISL 6251, построены по аналогичному принципу и имеют минимальные отличия.
Datasheet микросхемы чарджера ISL-6251
Будем рассматривать параллельно типовую схему включения чарджера ISL6251a и те куски схемы ноутбука, которые связаны с запуском и зарядом аккумулятора.
Работа чарджера ISL6251 и заряд аккумулятора.
Питание +19в поступает на 24-й вывод микросхемы чарджера DCIN с разъема питания через диод PD16 и резистор PR281. Если вы заменили микросхему, проверьте цел ли резистор. Внутри микросхемы на выводе 1 VDD формируется напряжение питания +5в которое далее через PR86 поступает на 15 вывод VDDP и запитывает остальные узлы микросхемы. Проверяем присутствие +5в на 15 выводе.
На выводе VREF должно быть генерируемое чарджером опорное напряжение 2.39v
Мультиконтроллер обменивается данными с контроллером аккумулятора и при необходимости зарядки выставляет высокий уровень на выводе EN чарджера, разрешая ему заряд.
На выводе CELLS мультиконтроллер устанавливает напряжение, зависящее от количества банок в аккумуляторе, указывая тем самым чарджеру, какое напряжение подавать на аккумулятор.
Таким образом, для заряда аккумулятора необходимо, чтобы чарджер был запитан (DCIN = 19в, VDD и VDDP = 5в, VREF = 2.39v), чтобы он продетектировал питание (ACSET >1.26v) мультиконтроллер выдал ему сигнал EN.
Должна запуститься генерация на транзисторах PQ55 PQ57, токи на PR61 и PR78 не должны превысить предельно допустимых. Здесь следует обратить внимание, что кроме самих резисторов PR61 PR78 могут подгореть также и PR74 PR76 PR72 PR73, из-за чего чарджер может неправильно измерять токи.
Работа цепей питания LA6552p. Первоначальный запуск и появление напряжений.
Теперь посмотрим, откуда берется PACIN. По схеме мы видим, что из 6251VDD через резистор PR286. В добавок к этому, PQ67 должен быть закрыт, для чего чарджер должен продетектировать наличие внешнего питания (вывод ACSET) и опустить сигнал ACPRN.
Кстати, ACSET формируется не из напряжения VIN с разъёма, а из напряжения PreCHG, которое, в свою очередь, уже формируется из VIN четырьмя резисторами PR124-PR127, поэтому, если последние в обрыве, то чарджер не увидит подключенный адаптер.
Запуск ШИМ RT8205, дежурные напряжения +3 и +5
На данной платформе генерация дежурных напряжений происходит только при питании от адаптера.
Рассмотрим работу ноутбука без аккумулятора, поскольку при ремонте материнской платы обычно мастер так и поступает, запитывая плату от лабораторного блока питания. После подключения адаптера появляется VIN и PreCHG. Через резистор PR128 оно поступает на базу PQ34, открывая его, а он, в свою очередь, открывает PQ31, подавая PreCHG на B+. Поскольку пока никакие узлы не запущены, потребления по B+ нет, то через резисторы PR124-PR127 происходит заряд конденсаторов, подключенных к B+
Когда напряжение B+ достигнет достаточного для запуска RT8205, появляются напряжения +3VLP и VL. А дальше, если запуск не заблокирован транзисторами PQ63A, PQ63B, напряжения +3ALWP и +5ALWP Чтобы произошел запуск, нужно, чтобы PQ64 был открыт. Для этого должно быть напряжение VS, а ACPRN в низком уровне. VS берется из VIN через резисторы PR10 PR11.
При питании от батареи VS отсутствует и появляется при нажатии на кнопку питания. Таким образом, при питании от аккумулятора в дежурном режиме RT8205 генерирует только +3VLP и VL.
Многие платформы Compal имеют схожие схемы. В некоторых могут применяться операционные усилители для формирования ACSET и других сигналов. В этих узлах для формирования опорного напряжения может использоваться напряжение 3V RTC, такие платы не запускаются, если батарейка часов разряжена.
Мобильный компьютер потому и назван мобильным, что может работать без подключения к розетке. Это в идеале. В суровой же реальности аккумуляторные батареи часто «живут» отдельной от аппаратов жизнью: хотят — заряжаются, а не хотят — нет. Или заряжаются, но не работают должным образом. Разберемся, с чего вдруг ноутбуки превращаются в стационарные компьютеры, что с этим делать и почему покупка новой батареи не всегда решает проблему.
Причины перебоев и полного отсутствия зарядки
Виновниками в том, что на ноутбуке не заряжается аккумуляторная батарея (АКБ) или возникают другие неполадки схожего характера (АКБ не держит заряд, не определяется, показывает неверный уровень и т. д.), могут быть:
- сама батарея;
- блок питания;
- схема заряда на материнской плате компьютера.
К проблемам со стороны батареи приводят:
- износ элементов питания;
- неисправность;
- блокировка процесса зарядки после переразряда;
- несовместимость с платформой ноутбука;
- заниженная емкость;
- неверная калибровка.
Причинами со стороны адаптера питания, как правило, оказываются:
- недостаточная мощность;
- несовместимость;
- неисправность.
А если дело в схеме заряда на материнской плате, то источником проблемы могут быть:
- неисправность элементов схемы;
- несовместимость платы с блоком питания или АКБ.
Как функционирует система заряда
Ноутбук работает от двух источников энергии: бытовой электросети через внешний блок питания и аккумуляторной батареи. При подключении к сети энергия, накопленная в АКБ, не расходуется. Если заряд батареи ниже 100%, часть энергии идет на ее подзарядку. При отключении внешнего источника питания исправный ноутбук моментально переходит на потребление энергии АКБ.
Давайте разберемся, как функционирует эта схема.
Системой заряда мобильного компьютера управляет микросхема ШИМ-контроллера, которую иначе называют чарджер (charger). Ее основная задача — коммутировать пути прохождения тока на материнскую плату в зависимости от поступающих сигналов. Кроме того, чарджер передает информацию о подключении адаптера питания другими управляющими узлами системы, а также координирует процесс заряда АКБ.
В упрощенном виде типовая схема зарядки ноутбука выглядит так:
В центре расположена микросхема чарджера. В данном примере это BQ24735, которая используется на платформах ноутбуков Acer, Sony, Toshiba Satellite, Lenovo и других. Схемы на основе других модификаций чарджеров, несмотря на некоторые отличия, работают по такому же принципу.
При подключении адаптера питания 4,5-24 V (основная масса ноутбуков питается от напряжения 19 V) сигнал Adaper Detection (ACDET) поступает на один из контактов микросхемы чарджера. О появлении этого сигнала чарджер информирует по шине SMBus «вышестоящее руководство» — микросхему EC (Embedded Controller) или, как ее называют, мультиконтроллер, обозначенную на этом рисунке прямоугольником Host.
Далее EC либо сам чарджер закрывает ключ BATFET (полевой n-канальный транзистор), который коммутирует подачу тока с аккумуляторной батареи в систему (Sys), и открывает ключи 1 и 2 (ACFET), пропускающие в систему ток с блока питания. Транзисторы ACFET (в этом примере тоже n-канальные) работают в противоположной фазе с BATFET, то есть открываются тогда, когда BATFET закрыт. И наоборот — при открытии BATFET (адаптер отключен) ключи ACFET закрыты, а система получает энергию от батареи.
На линии от входных ключей ACFET до условной точки Sys установлен резистор Rac, который выполняет функцию датчика тока. По значению падения напряжения на этом резисторе чарджер определяет уровень потребления энергии устройствами системы. Если это значение превышает определенный порог, что может указывать на короткое замыкание в схеме нагрузки (устройствах ноутбука), подача питания прекращается.
При открытии ключей ACFET и закрытии BATFET происходит зарядка батареи Battery Pack через преобразователь на основе транзисторов 3 и 4. Уровень тока заряда контролирует датчик (резистор) Rsr.
Более детальная схема подключения BQ24735 имеет следующий вид:
Она тоже несколько упрошена. На реальных аппаратах окружение (обвязка) чарджера состоит из десятков элементов, каждый из которых влияет на работоспособность всей системы питания.
Далее поговорим о диагностике отсутствия или некорректной зарядки АКБ по приведенному выше списку причин.
Виновник — батарея
Современные мобильные компьютеры оснащаются аккумуляторами литий-ионного или литий-полимерного типа, потому что они вместительные (отличаются высокой плотностью заряда), быстро заряжаются, способны без вреда для себя отдавать большие токи устройствам-потребителям, имеют низкий уровень саморазряда и недорого стоят. Однако реальный срок службы литиевых элементов питания не слишком велик — при обычном использовании он редко превышает 3-4 года. А признаки износа проявляются еще раньше — уже через 1,5-2 года после покупки.
Как узнать, что аккумулятор изношен и нуждается в замене
Естественное старение АКБ дает о себе знать следующими признаками:
- Заметно сокращается время автономной работы компьютера.
- Индикатор уровня заряда выдает неверные значения. Например, ноутбук только что был заряжен на 100%, но через несколько минут разрядился до 0. Или заряд вроде бы высокий, но система просит подключить источник питания, а если его не подключить, компьютер выключается.
- Утилиты системного мониторинга, вроде Aida64 и HWiNFO (на скриншоте ниже), показывают высокий процент износа АКБ (параметр Battery Wear level).
Показатель Wear level новой АКБ составляет единицы процентов (она немного теряет емкость при хранении). При достижении 40-50% симптомы старения проявляются «во всей красе». При износе на 75-90% мобильный компьютер, как правило, превращается в десктоп и питается только от розетки.
Попытки зарядить сильно изношенную батарею, особенно с признаками вздутия и с потеками электролита на корпусе, не только бесполезны, но и опасны — могут привести к возгоранию и взрыву лития!
Имеет ли смысл ремонтировать выработавший свой ресурс аккумулятор ноутбука? Чаще всего нет, поскольку это сопряжено со значительными техническими сложностями и простой заменой банок (элементов питания) здесь не обойтись. Да и обходится такой ремонт, как правило, дороже покупки новой батареи.
А если это неисправность?
Поломка аккумулятора проявляется теми же симптомами, что и значительный износ, но они развиваются не по мере старения, а одномоментно. Кроме того, ноутбук может вообще перестать работать с неисправной АКБ: когда она установлена, он не включается. Однако чаще всего аппарат просто перестает видеть неисправный аккумулятор или отказывается его заряжать.
Поломку батареи не всегда легко отличить от выхода из строя системы заряда на плате. Дифференцировать эти неисправности в домашних условиях помогает подключение аналогичной заведомо исправной АКБ. Если с ней компьютер работает нормально, значит, схема заряда в порядке, а сломанной батарее пора отправляться в мусорное ведро.
Заряжать и использовать неисправные аккумуляторы ноутбуков так же опасно, как и сильно изношенные.
Как подобрать батарею на замену вышедшей из строя? Очень просто: достаточно знать ее Product ID — уникальный идентификатор, состоящий из чисел и букв, который производители присваивают конкретной модели.
Product ID указывают на внутренней поверхности корпуса АКБ.
Аккумуляторы для ноутбуков одного модельного ряда, как правило, взаимозаменяемы.
Переразряд — это серьезно
Литиевые источники питания так устроены, что при падении энергии ниже минимального порога (3,3–2,7 В) они блокируются внутренней системой защиты. Переразряженная АКБ не может заряжаться. Увы, это состояние не всегда обратимо. В отдельных случаях батарею «оживляет» долгое — многочасовое подключение к источнику тока либо замена элементов схемы защиты руками ремонтников. Однако после такой «реанимации» ее емкость не всегда возвращается к прежнему уровню, чаще всего она остается уменьшенной.
При переразряде компьютер иногда видит АКБ и определяет ее уровень, но зарядить не может. Ни во время работы, ни после выключения.
К счастью, критические переразряды аккумуляторов ноутбуков случаются редко, так как за этим тщательно следит операционная система.
Фатальная несовместимость
Батарея, поставляемая в комплекте с ноутбуком, безоговорочно совместима с материнской платой и родным адаптером питания. Чего нельзя сказать о купленных ей на замену, особенно ведущих родословную с полуподвальных фабрик Поднебесной. Причина — низкое качество, а то и вовсе подделка.
Кроме того, несовместимость встречается в случаях, когда вполне себе годная АКБ была выпущена значительно позже или раньше ноутбука. Проблема заключается в нераспознавании материнской платой версии внутреннего контроллера батареи. Бывает, что вопрос удается решить обновлением BIOS компьютера, но чаще, к сожалению, нет.
Когда реальная емкость АКБ ниже паспортной
Емкость аккумулятора снижается со временем — это естественное явление. Однако в природе встречаются АКБ с изначально низкой, но искусственно завышенной емкостью, которую «рисуют» недобросовестные производители и продавцы. Они либо наносят недостоверную информацию о емкости на корпус батареи, либо вшивают в ее контроллер. Вторым способом иногда «омолаживают» очень старые, практически выработавшие свой ресурс элементы питания, чтобы сбыть их неискушенному покупателю.
Первый вариант обмана легко раскрыть при помощи утилит для сбора информации о системе, например, Aida64 (на скриншоте ниже). Второй — только косвенно — путем подсчета времени полного разряда со 100% до условного нуля.
Завышенная емкость АКБ дает о себе знать слишком коротким временем автономной работы ноутбука и зачастую неверной индикацией заряда.
Всё дело в калибровке
Аккумулятор ноутбука — довольно сложное устройство, которым управляет собственный внутренний контроллер. Он не только защищает элементы питания от перезарядки-переразрядки, но и следит за уровнем заряда. Наряду с ним уровень заряда контролирует схема на материнской плате. В норме данные обоих контроллеров совпадают, но после многократных циклов зарядки и разрядки в показателях появляются расхождения. Из-за этого система начинает «думать», что емкость АКБ уменьшилась, и не дает ей зарядиться полностью.
Для устранения такой ошибки проводят операцию калибровки аккумулятора: заряжают его до 100%, а затем дают разрядиться до минимума, дождавшись самопроизвольного выключения ноутбука. После повторного включения значение емкости уже отображается правильно.
Производители мобильных компьютеров рекомендуют проводить процедуру калибровки раз в несколько месяцев.
Виновник — блок питания
Адаптеры питания ноутбуков тоже изнашиваются и со временем начинают вырабатывать меньше тока и напряжения, чем изначально. Когда тока совсем мало, на зарядку батареи его может не хватить. Кроме того, уменьшение мощности относительно заявленной производителем — один из симптомов неисправности блоков питания или их низкого качества.
Недостаточная мощность адаптера питания дает о себе знать следующими признаками:
- Замедленной работой компьютера, зависаниями при запуске ресурсоемких приложений.
- Интенсивным нагревом самого адаптера вплоть до плавления корпуса и дальнейшего полного выхода из строя от перегрева;
- Защитными отключениями адаптера при повышении интенсивности нагрузки. В это время ноутбук переходит в автономный режим и зарядка батареи прекращается.
- Прекращением зарядки во время работы ноутбука и возобновлением после выключения.
Чтобы подтвердить или опровергнуть версию нехватки мощности питателя, достаточно запитать аппарат от заведомо исправного адаптера, например, универсального, который совместим с ним по уровням тока и напряжения.
К счастью, так делают не все производители мобильной компьютерной техники. Владельцам аппаратов Asus, Acer, MSI и других в этом плане повезло, ведь найти в продаже оригинальный блок питания на смену вышедшему из строя не так уж и легко.
Виновник — система заряда на материнской плате
Проблемы, связанные с нераспознаванием аккумулятора материнской платой, иногда возникают после замены последней на модель другой ревизии. В остальных случаях они вызваны неисправностями схемы и могут проявляться тем, что:
- батарея не распознается вообще;
- она распознается, но не заряжается;
- индикатор показывает, что зарядка идет, хотя на самом деле ее нет (адаптер не подключен или подключен, но фактический уровень заряда не увеличивается);
- компьютер не работает от заведомо заряженного исправного аккумулятора (при отсоединении блока питания выключается) и т. п.
Чтобы дифференцировать неполадку системы заряда от выхода из строя аккумулятора, достаточно подключить к ноутбуку другую, заведомо рабочую АКБ (при наличии). А для определения неисправного элемента в схеме уже нужны специальные знания, без которых это сделать не получится. Словом, если вы пришли к выводу о проблемах на материнской плате, остается либо нести аппарат в сервис, либо приобрести совместимый power bank и использовать вместо родной батареи.
Ремонт материнских плат Compal, с неисправностью "не заряжает" или "не включается", особенно после залития жидкостью, зачастую вызывает у мастеров трудности. Рассмотрим типовую схему питания и заряда, применяемую в ноутбуках Acer, на примере платформы LA-6552p. Эта материнская плата устанавливается в ноутбуках Acer 5552 и Emashines E442. Другие материнские платы, имеющие в своем составе микросхему чарджера ISL 6251, построены по аналогичному принципу и имеют минимальные отличия.
Datasheet микросхемы чарджера ISL-6251
Будем рассматривать параллельно типовую схему включения чарджера ISL6251a и те куски схемы ноутбука, которые связаны с запуском и зарядом аккумулятора.
Работа чарджера ISL6251 и заряд аккумулятора.
Питание +19в поступает на 24-й вывод микросхемы чарджера DCIN с разъема питания через диод PD16 и резистор PR281. Если вы заменили микросхему, проверьте цел ли резистор. Внутри микросхемы на выводе 1 VDD формируется напряжение питания +5в которое далее через PR86 поступает на 15 вывод VDDP и запитывает остальные узлы микросхемы. Проверяем присутствие +5в на 15 выводе.
На выводе VREF должно быть генерируемое чарджером опорное напряжение 2.39v
Мультиконтроллер обменивается данными с контроллером аккумулятора и при необходимости зарядки выставляет высокий уровень на выводе EN чарджера, разрешая ему заряд.
На выводе CELLS мультиконтроллер устанавливает напряжение, зависящее от количества банок в аккумуляторе, указывая тем самым чарджеру, какое напряжение подавать на аккумулятор.
Выводы CSIN CSIP подключены к датчику тока источника питания - резистору PR61, а выводы CSON CSOP - источнику тока заряда. При превышении тока чарджер выключает зарядку аккумулятора.
Таким образом, для заряда аккумулятора необходимо, чтобы чарджер был запитан (DCIN = 19в, VDD и VDDP = 5в, VREF = 2.39v), чтобы он продетектировал питание (ACSET >1.26v) мультиконтроллер выдал ему сигнал EN.
Должна запуститься генерация на транзисторах PQ55 PQ57, токи на PR61 и PR78 не должны превысить предельно допустимых. Здесь следует обратить внимание, что кроме самих резисторов PR61 PR78 могут подгореть также и PR74 PR76 PR72 PR73, из-за чего чарджер может неправильно измерять токи.
Работа цепей питания LA6552p. Первоначальный запуск и появление напряжений.
Для работы ноутбука необходимо, чтобы открылись входные полевые транзисторы PQ14 PQ15. Их открывает транзистор PQ68B. Его же открывает высокий уровень сигнала PACIN. На транзисторах PQ68A, PQ21, PQ19 собрана блокировка - низкий уровень на затворе PQ68A приводит к надежному закрытию PQ14, PQ15. Также это может произойти, если мультиконтроллер подымет сигнал ACOFF.
Теперь посмотрим, откуда берется PACIN. По схеме мы видим, что из 6251VDD через резистор PR286. В добавок к этому, PQ67 должен быть закрыт, для чего чарджер должен продетектировать наличие внешнего питания (вывод ACSET) и опустить сигнал ACPRN.
Кстати, ACSET формируется не из напряжения VIN с разъёма, а из напряжения PreCHG, которое, в свою очередь, уже формируется из VIN четырьмя резисторами PR124-PR127, поэтому, если последние в обрыве, то чарджер не увидит подключенный адаптер.
Запуск ШИМ RT8205, дежурные напряжения +3 и +5
На данной платформе генерация дежурных напряжений происходит только при питании от адаптера.
Рассмотрим работу ноутбука без аккумулятора, поскольку при ремонте материнской платы обычно мастер так и поступает, запитывая плату от лабораторного блока питания. После подключения адаптера появляется VIN и PreCHG. Через резистор PR128 оно поступает на базу PQ34, открывая его, а он, в свою очередь, открывает PQ31, подавая PreCHG на B+. Поскольку пока никакие узлы не запущены, потребления по B+ нет, то через резисторы PR124-PR127 происходит заряд конденсаторов, подключенных к B+
Когда напряжение B+ достигнет достаточного для запуска RT8205, появляются напряжения +3VLP и VL. А дальше, если запуск не заблокирован транзисторами PQ63A, PQ63B, напряжения +3ALWP и +5ALWP Чтобы произошел запуск, нужно, чтобы PQ64 был открыт. Для этого должно быть напряжение VS, а ACPRN в низком уровне. VS берется из VIN через резисторы PR10 PR11.
При питании от батареи VS отсутствует и появляется при нажатии на кнопку питания. Таким образом, при питании от аккумулятора в дежурном режиме RT8205 генерирует только +3VLP и VL.
Многие платформы Compal имеют схожие схемы. В некоторых могут применяться операционные усилители для формирования ACSET и других сигналов. В этих узлах для формирования опорного напряжения может использоваться напряжение 3V RTC, такие платы не запускаются, если батарейка часов разряжена.
Технологии шагнули очень далеко вперед
Контроллер аккумулятора ноутбука
Контроллер аккумулятора ноутбука
Прошивка, обнуление и сброс контроллера у батареи ноутбука
Статьи Прошивка, обнуление и сброс контроллера у батареи ноутбука
Аккумуляторы Li-Ion на данный момент являются самым распространенным видом батарей на ноутбуках и прочих мобильных устройствах. Главное преимущество этих батарей заключается в долгой эксплуатации, надежности, неуязвимости перед излишним перезарядом. Но ничто не вечно, и даже литий-ионные аккумуляторы со временем приходят в негодность, вследствии чего батарея начинает разряжаться за считанные минуты или индикатор заряда начинает показывать ложные сведения. Разумеется, самым простым решением будет замена батареи на новую, достаточно только найти нужную модель под конкретный ноутбук. Однако цены на батареи не самые низкие, поэтому многие умельцы не выбрасывают старый аккумулятор в мусорное ведро, а пытаются наладить его работу собственными руками. Особенности данной работы заключаются как в замене основных энерго-компонентов батареи на новые, так и в сбросе контроллера, о чем мы и поговорим более подробно.
Сбросить параметры контроллера можно и в домашних условиях, достаточно знать некоторые основные принципы и правила, а также овладеть некоторыми умениями, которые Вы сможете почерпнуть из этой статьи.
Если контроллер начинает плохо функционировать, передавая ложные данные, или не передавая их вообще, решить эту проблему можно при помощи сброса. Говоря простым языком, сброс — это калибровка аккумулятора. Как правило, калибровку выполняют только в двух случаях: во-первых, когда необходимо настроить правильную передачу данных о разряде, и, во-вторых, если была проведена замена важных элементов батареи на новые.
Под неверными данными заряда/разряда батареи понимают тот случай, когда ОС ноутбука выдает неверные показатели заряда. В этом случае может быть такое, что даже после нескольких часов зарядки индикатор батареи не показывает 100%, либо ноутбук быстро разряжается и отключается намного быстрее, чем это было ранее. Кроме того, заряд до 100% может быть наоборот максимально быстрым, а вот время автономной работы — нет. Распространенным заблуждением является мнение о неисправности батареи, когда данную неприятность вполне можно решить.
Обращаясь с подобной проблемой в сервисный центр, мастер может предложить заменить важные питательные элементы батареи. После такой непростой процедуры нужно выполнить сброс контроллера, чтобы замененные на новые элементы смогли начать корректно работать. Если же после такой процедуры АКБ продолжает вести себя некорректно, можно по гарантии отнести в СЦ на доработку: как правило, честные мастерские дают гарантию в 2-4 недели.
Если же у Вас нет желания тратить лишние деньги на СЦ, которые если и ничего не заменят, так просто выполнят банальную калибровку, аналогичный вид работ можно сделать и на дому своими руками двумя способами.
Первый способ выполняется с помощью специального софта. Например, скачав утилиту Battery EEPROM Works, можно успешно выполнить калибровку с очень высокой вероятностью успеха. Конечно, пользоваться такой программой тоже надо уметь и иметь достаточно хорошее представление о электронных схемах, а также владеть набором нужных для этого переходников, которые, к слову, не на каждом шагу продаются. Приходите к этому способу только в том случае, если уверены в своих навыках и имеете все необходимое для такого сброса оборудование.
Однако выйти из данной ситуации можно и другим способом. Производитель того или иного лэптопа всегда поставляет в коробке диск с необходимыми для стабильной работы драйверами и прочим фирменным софтом, либо жесткий диск уже предварительно имеет раздел с нужными файлами. Утилиты, отвечающие за правильное распределение заряда, также должны присутствовать. Если же ничего подобного найти не удалось, то можно зайти на официальный сайт и скачать нужную утилиту оттуда. Принцип работы утилиты прост: разрядив АКБ до 0%, производится полный заряд до 100%, в результате чего контроллер запоминает эти действия и выводит данные о заряде на достоверный уровень.
Однако помимо программного сброса, можно сделать это и вручную. Для этого надо выключить ЗУ ноутбука из розетки, после чего с помощью горячих клавиш войти в BIOS. Далее нужно оставить ноутбук разряжаться до 0%, чтобы он выключился, а после поставить зарядное устройство, не запуская сам ноутбук, оставив, как есть. Доводим заряд до 100%, оставляя его заряжаться на несколько часов. После этого все должно вернуться на свои места.
Выполнив эти несложные манипуляции, АКБ ноутбука должен начать работать как часы. Если же ничего не помогло, то, видимо, состояние батареи совсем безнадежно, и самым надежным вариантом в таком случае будет только ее замена на новую.
Как функционирует система заряда
Ноутбук работает от двух источников энергии: бытовой электросети через внешний блок питания и аккумуляторной батареи. При подключении к сети энергия, накопленная в АКБ, не расходуется. Если заряд батареи ниже 100%, часть энергии идет на ее подзарядку. При отключении внешнего источника питания исправный ноутбук моментально переходит на потребление энергии АКБ.
Давайте разберемся, как функционирует эта схема.
Системой заряда мобильного компьютера управляет микросхема ШИМ-контроллера, которую иначе называют чарджер (charger). Ее основная задача — коммутировать пути прохождения тока на материнскую плату в зависимости от поступающих сигналов. Кроме того, чарджер передает информацию о подключении адаптера питания другими управляющими узлами системы, а также координирует процесс заряда АКБ.
В упрощенном виде типовая схема зарядки ноутбука выглядит так:
В центре расположена микросхема чарджера. В данном примере это BQ24735, которая используется на платформах ноутбуков Acer, Sony, Toshiba Satellite, Lenovo и других. Схемы на основе других модификаций чарджеров, несмотря на некоторые отличия, работают по такому же принципу.
Далее EC либо сам чарджер закрывает ключ BATFET (полевой n-канальный транзистор), который коммутирует подачу тока с аккумуляторной батареи в систему (Sys), и открывает ключи 1 и 2 (ACFET), пропускающие в систему ток с блока питания. Транзисторы ACFET (в этом примере тоже n-канальные) работают в противоположной фазе с BATFET, то есть открываются тогда, когда BATFET закрыт. И наоборот — при открытии BATFET (адаптер отключен) ключи ACFET закрыты, а система получает энергию от батареи.
На линии от входных ключей ACFET до условной точки Sys установлен резистор Rac, который выполняет функцию датчика тока. По значению падения напряжения на этом резисторе чарджер определяет уровень потребления энергии устройствами системы. Если это значение превышает определенный порог, что может указывать на короткое замыкание в схеме нагрузки (устройствах ноутбука), подача питания прекращается.
При открытии ключей ACFET и закрытии BATFET происходит зарядка батареи Battery Pack через преобразователь на основе транзисторов 3 и 4. Уровень тока заряда контролирует датчик (резистор) Rsr.
Более детальная схема подключения BQ24735 имеет следующий вид:
Она тоже несколько упрошена. На реальных аппаратах окружение (обвязка) чарджера состоит из десятков элементов, каждый из которых влияет на работоспособность всей системы питания.
Далее поговорим о диагностике отсутствия или некорректной зарядки АКБ по приведенному выше списку причин.
Виновник — батарея
Современные мобильные компьютеры оснащаются аккумуляторами литий-ионного или литий-полимерного типа, потому что они вместительные (отличаются высокой плотностью заряда), быстро заряжаются, способны без вреда для себя отдавать большие токи устройствам-потребителям, имеют низкий уровень саморазряда и недорого стоят. Однако реальный срок службы литиевых элементов питания не слишком велик — при обычном использовании он редко превышает 3-4 года. А признаки износа проявляются еще раньше — уже через 1,5-2 года после покупки.
Как узнать, что аккумулятор изношен и нуждается в замене
Естественное старение АКБ дает о себе знать следующими признаками:
- Заметно сокращается время автономной работы компьютера.
- Индикатор уровня заряда выдает неверные значения. Например, ноутбук только что был заряжен на 100%, но через несколько минут разрядился до 0. Или заряд вроде бы высокий, но система просит подключить источник питания, а если его не подключить, компьютер выключается.
- Утилиты системного мониторинга, вроде Aida64 и HWiNFO (на скриншоте ниже), показывают высокий процент износа АКБ (параметр Battery Wear level).
Попытки зарядить сильно изношенную батарею, особенно с признаками вздутия и с потеками электролита на корпусе, не только бесполезны, но и опасны — могут привести к возгоранию и взрыву лития!
Имеет ли смысл ремонтировать выработавший свой ресурс аккумулятор ноутбука? Чаще всего нет, поскольку это сопряжено со значительными техническими сложностями и простой заменой банок (элементов питания) здесь не обойтись. Да и обходится такой ремонт, как правило, дороже покупки новой батареи.
А если это неисправность?
Поломка аккумулятора проявляется теми же симптомами, что и значительный износ, но они развиваются не по мере старения, а одномоментно. Кроме того, ноутбук может вообще перестать работать с неисправной АКБ: когда она установлена, он не включается. Однако чаще всего аппарат просто перестает видеть неисправный аккумулятор или отказывается его заряжать.
Поломку батареи не всегда легко отличить от выхода из строя системы заряда на плате. Дифференцировать эти неисправности в домашних условиях помогает подключение аналогичной заведомо исправной АКБ. Если с ней компьютер работает нормально, значит, схема заряда в порядке, а сломанной батарее пора отправляться в мусорное ведро.
Заряжать и использовать неисправные аккумуляторы ноутбуков так же опасно, как и сильно изношенные.
Как подобрать батарею на замену вышедшей из строя? Очень просто: достаточно знать ее Product ID — уникальный идентификатор, состоящий из чисел и букв, который производители присваивают конкретной модели.
Product ID указывают на внутренней поверхности корпуса АКБ.
Аккумуляторы для ноутбуков одного модельного ряда, как правило, взаимозаменяемы.
Переразряд — это серьезно
При переразряде компьютер иногда видит АКБ и определяет ее уровень, но зарядить не может. Ни во время работы, ни после выключения.
К счастью, критические переразряды аккумуляторов ноутбуков случаются редко, так как за этим тщательно следит операционная система.
Фатальная несовместимость
Батарея, поставляемая в комплекте с ноутбуком, безоговорочно совместима с материнской платой и родным адаптером питания. Чего нельзя сказать о купленных ей на замену, особенно ведущих родословную с полуподвальных фабрик Поднебесной. Причина — низкое качество, а то и вовсе подделка.
Кроме того, несовместимость встречается в случаях, когда вполне себе годная АКБ была выпущена значительно позже или раньше ноутбука. Проблема заключается в нераспознавании материнской платой версии внутреннего контроллера батареи. Бывает, что вопрос удается решить обновлением BIOS компьютера, но чаще, к сожалению, нет.
Когда реальная емкость АКБ ниже паспортной
Первый вариант обмана легко раскрыть при помощи утилит для сбора информации о системе, например, Aida64 (на скриншоте ниже). Второй — только косвенно — путем подсчета времени полного разряда со 100% до условного нуля.
Завышенная емкость АКБ дает о себе знать слишком коротким временем автономной работы ноутбука и зачастую неверной индикацией заряда.
Всё дело в калибровке
Для устранения такой ошибки проводят операцию калибровки аккумулятора: заряжают его до 100%, а затем дают разрядиться до минимума, дождавшись самопроизвольного выключения ноутбука. После повторного включения значение емкости уже отображается правильно.
Производители мобильных компьютеров рекомендуют проводить процедуру калибровки раз в несколько месяцев.
Виновник — блок питания
Адаптеры питания ноутбуков тоже изнашиваются и со временем начинают вырабатывать меньше тока и напряжения, чем изначально. Когда тока совсем мало, на зарядку батареи его может не хватить. Кроме того, уменьшение мощности относительно заявленной производителем — один из симптомов неисправности блоков питания или их низкого качества.
Недостаточная мощность адаптера питания дает о себе знать следующими признаками:
- Замедленной работой компьютера, зависаниями при запуске ресурсоемких приложений.
- Интенсивным нагревом самого адаптера вплоть до плавления корпуса и дальнейшего полного выхода из строя от перегрева;
- Защитными отключениями адаптера при повышении интенсивности нагрузки. В это время ноутбук переходит в автономный режим и зарядка батареи прекращается.
- Прекращением зарядки во время работы ноутбука и возобновлением после выключения.
Чтобы подтвердить или опровергнуть версию нехватки мощности питателя, достаточно запитать аппарат от заведомо исправного адаптера, например, универсального, который совместим с ним по уровням тока и напряжения.
К счастью, так делают не все производители мобильной компьютерной техники. Владельцам аппаратов Asus, Acer, MSI и других в этом плане повезло, ведь найти в продаже оригинальный блок питания на смену вышедшему из строя не так уж и легко.
Виновник — система заряда на материнской плате
Проблемы, связанные с нераспознаванием аккумулятора материнской платой, иногда возникают после замены последней на модель другой ревизии. В остальных случаях они вызваны неисправностями схемы и могут проявляться тем, что:
- батарея не распознается вообще;
- она распознается, но не заряжается;
- индикатор показывает, что зарядка идет, хотя на самом деле ее нет (адаптер не подключен или подключен, но фактический уровень заряда не увеличивается);
- компьютер не работает от заведомо заряженного исправного аккумулятора (при отсоединении блока питания выключается) и т. п.
Чтобы дифференцировать неполадку системы заряда от выхода из строя аккумулятора, достаточно подключить к ноутбуку другую, заведомо рабочую АКБ (при наличии). А для определения неисправного элемента в схеме уже нужны специальные знания, без которых это сделать не получится. Словом, если вы пришли к выводу о проблемах на материнской плате, остается либо нести аппарат в сервис, либо приобрести совместимый power bank и использовать вместо родной батареи.
Читайте также: