Что такое шимка на материнской плате

Обновлено: 15.01.2025

На материнской плате компьютера есть микросхемы и процессоры,требующие питания порядка 1В и др.Такое питание не поступает от компьютерного блока питания и это напряжение надо организовать.Для этого применяют однофазные и многофазные импульсные источники питания,которые находятся на материнской плате.

однофазный и многофазный импульсный источник питания однофазный и многофазный импульсный источник питания

Однофазный источник питания состоит из одной восьмивыводной микросхемы ШИМ с драйвером управления для ключа,выполненного на двух полевых транзисторов и LC-фильтр на дросселе и конденсаторе.Таким источником питают нагрузку,которая потребляет незначительный ток,т.к. при увеличении потребляемого тока растут помехи в виде пульсаций по питанию.

однофазный импульсный источник питания на микросхеме драйвере ШИМ однофазный импульсный источник питания на микросхеме драйвере ШИМ

Такое напряжение с большими помехами по питанию нельзя подавать для питания процессора.Процессор Intel Core 2DUO может потреблять ток 65 А и выше,к тому же ему требуется автоматическая регулировка по питанию от 0.85 до 1.5В.

помехи по питанию в виде пульсаций от однофазного источника питания с LC фильтром помехи по питанию в виде пульсаций от однофазного источника питания с LC фильтром

Для питания процессора большим током и с наименьшими помехами по питанию,служат многофазные микросхемы ШИМ. Эти микросхемы могут быть двух-четырех-шестифазными и т.д.

двухфазная микросхема для питания процессора isl6266a двухфазная микросхема для питания процессора isl6266a

Такие микросхемы имеют несколько выходов с прямоугольным сигналом для управления транзисторами.Каждый такой выход является фазой.Если каждая фаза выполненная на транзисторных ключах может условно питать нагрузку током до 40А,то при сложении двух таких фаз можно получить один мощный выход с током 80А на выходе.

Теперь все фазы объединены и ток на выходе большой,но как быть с помехами на выходе,ведь они тоже будут объединены и их размах будет большой.Чтобы помехи не объединились,для этого микросхема ШИМ подает прямоугольный сигнал на транзисторы сдвинутыми по времени,в итоге помехи тоже будут сдвинуты по фазе на выходе и не будут иметь большой размах.

Во время работы процессора ему требуется различное напряжение питания.Для этого процессор подает сигнал многофазной микросхеме ШИМ,которая в свою очередь изменяет скважность сигнала на затворах транзисторов,тем самым увеличивает-уменьшает напряжение для питания процессора.

Что такое шим контроллер, как он устроен и работает, виды и схемы

Раньше для питания устройств использовали схему с понижающим (или повышающим, или многообмоточным) трансформатором, диодным мостом, фильтром для сглаживания пульсаций. Для стабилизации использовались линейные схемы на параметрических или интегральных стабилизаторах. Главным недостатком был низкий КПД и большой вес и габариты мощных блоков питания.

Во всех современных бытовых электроприборах используются импульсные блоки питания (ИБП, ИИП – одно и то же). В большинстве таких блоков питания в качестве основного управляющего элемента используют ШИМ-контроллер. В этой статье мы рассмотрим его устройство и назначение.

Содержание статьи

Определение и основные преимущества

ШИМ-контроллер – это устройство, которое содержит в себе ряд схемотехнических решений для управления силовыми ключами. При этом управление происходит на основании информации полученной по цепям обратной связи по току или напряжению – это нужно для стабилизации выходных параметров.

Иногда, ШИМ-контроллерами называются генераторы ШИМ-импульсов, но в них нет возможности подключить цепи обратной связи, и они подходят скорее для регуляторов напряжения, чем для обеспечения стабильного питания приборов. Однако в литературе и интернет-порталах часто можно встретить названия типа «ШИМ-контроллер, на NE555» или «… на ардуино» - это не совсем верно по вышеуказанным причинам, они могут использоваться только для регулирования выходных параметров, но не для их стабилизации.

Аббревиатура «ШИМ» расшифровывается, как широтно-импульсная модуляция – это один из методов модуляции сигнала не за счёт величины выходного напряжения, а именно за счёт изменения ширины импульсов. В результате формируется моделируемый сигнал за счёт интегрирования импульсов с помощью C- или LC-цепей, другими словами – за счёт сглаживания.

Вывод: ШИМ-контроллер – устройство, которое управляет ШИМ-сигналом.

Научитесь разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров и станьте инженером умных устройств с нуля: Инженер умных устройств

Основные характеристики

Для ШИМ-сигнала можно выделить две основных характеристики:

1. Частота импульсов – от этого зависит рабочая частота преобразователя. Типовыми являются частоты выше 20 кГц, фактически 40-100 кГц.

2. Коэффициент заполнения и скважность. Это две смежных величины характеризующие одно и то же. Коэффициент заполнения может обозначаться буквой S, а скважность D.

где T – это период сигнала,

Коэффициент заполнения – часть времени от периода, когда на выходе контроллера формируется управляющий сигнал, всегда меньше 1. Скважность всегда больше 1. При частоте 100 кГц период сигнала равен 10 мкс, а ключ открыт в течении 2.5 мкс, то коэффициент заполнения – 0.25, в процентах – 25%, а скважность равна 4.

Также важно учитывать внутреннюю конструкцию и предназначение по количеству управляемых ключей.

Отличия от линейных схем потери

Как уже было сказано, преимуществом перед линейными схемами у импульсных источников питания является высокий КПД (больше 80, а в настоящее время и 90%). Это обусловлено следующим:

Допустим сглаженное напряжение после диодного моста равно 15В, ток нагрузки 1А. Вам нужно получить стабилизированное питание напряжением 12В. Фактически линейный стабилизатор представляет собой сопротивление, которое изменяет свою величину в зависимости от величины входного напряжения для получения номинального выходного – с небольшими отклонениями (доли вольт) при изменениях входного (единицы и десятки вольт).

На резисторах, как известно, при протекании через них электрического тока выделяется тепловая энергия. На линейных стабилизаторах происходит такой же процесс. Выделенная мощность будет равна:

Так как в рассмотренном примере ток нагрузки 1А, входное напряжение 15В, а выходное – 12В, то рассчитаем потери и КПД линейного стабилизатора (КРЕНка или типа L7812):

Pпотерь=(15В-12В)*1А = 3В*1А = 3Вт

Тогда КПД равен:

Если же входное напряжение вырастит до 20В, например, то КПД снизится:

Основной особенностью ШИМ является то, что силовой элемент, пусть это будет MOSFET, либо открыт полностью, либо полностью закрыт и ток через него не протекает. Поэтому потери КПД обусловлены только потерями проводимости

И потерями переключения. Это тема для отдельной статьи, поэтому не будем останавливаться на этом вопросе. Также потери блока питания возникают в выпрямительных диодах (входных и выходных, если блок питания сетевой), а также на проводниках, пассивных элементах фильтра и прочем.

Общая структура

Рассмотрим общую структуру абстрактного ШИМ-контроллер. Я употребил слово "абстрактного" потому что, в общем, все они похожи, но их функционал все же может отличаться в определенных пределах, соответственно будет отличаться структура и выводы.

Внутри ШИМ-контроллера, как и в любой другой ИМС находится полупроводниковый кристалл, на котором расположена сложная схема. В состав контроллера входят следующие функциональные узлы:

1. Генератор импульсов.

2. Источник опорного напряжения. (ИОН)

3. Цепи для обработки сигнала обратной связи (ОС): усилитель ошибки, компаратор.

4. Генератор импульсов управляет встроенными транзисторами, которые предназначены для управления силовым ключом или ключами.

Количество силовых ключей, которыми может управлять ШИМ-контроллер, зависит от его предназначения. Простейшие обратноходовые преобразователи в своей схеме содержат 1 силовой ключ, полумостовые схемы (push-pull) - 2 ключа, мостовые - 4.

От типа ключа также зависит выбор ШИМ-контроллера. Для управления биполярным транзистором основным требованием является, чтобы выходной ток управления ШИМ-контроллера не был ниже, чем ток транзистора деленный на H21э, чтобы его включать и отключать достаточно просто подавать импульсы на базу. В этом случае подойдет большинство контроллеров.

В случае управления ключами с изолированным затвором (MOSFET, IGBT) есть определенные нюансы. Для быстрого отключения нужно разрядить емкость затвора. Для этого выходную цепь затвора выполняют из двух ключей - один из них соединен с источником питания с выводом ИМС и управляет затвором (включает транзистор), а второй установлен между выходом и землей, когда нужно отключить силовой транзистор - первый ключ закрывается, второй открывается, замыкая затвор на землю и разряжает его.

В некоторых ШИМ-контроллрах для маломощных блоков питания (до 50 Вт) силовые ключи встроенные и внешние не используются. Пример - 5l0830R

Если говорить обобщенно, то ШИМ-контроллер можно представить в виде компаратора, на один вход которого подан сигнал с цепи обратной связи (ОС), а на второй вход пилообразный изменяющийся сигнал. Когда пилообразный сигнал достигает и превышает по величине сигнал ОС, то на выходе компаратора возникает импульс.

При изменениях сигналов на входах ширина импульсов меняется. Допустим, что вы подключили мощный потребитель к блоку питания, и на его выходе напряжение просело, тогда напряжение ОС также упадет. Тогда в большей части периода будет наблюдаться превышение пилообразного сигнала над сигналом ОС, и ширина импульсов увеличится. Всё вышесказанное в определенной мере отражено на графиках.

Рабочая частота генератора устанавливается с помощью частотозадающей RC-цепи.

Функциональная схема ШИМ-контроллера на примере TL494, мы рассмотрим его позже подробнее. Назначение выводов и отдельных узлов описано в следующем подзаголовке.

Назначение выводов

ШИМ-контроллеры выпускаются в различных корпусах. Выводов у них может быть от трех до 16 и более. Соответственно от количества выводов, а вернее их назначения зависит гибкость использования контроллера. Например, в популярной микросхеме UC3843 - чаще всего 8 выводов, а в еще более культовой - TL494 - 16 или 24.

Поэтому рассмотрим типовые названия выводов и их назначение:

GND – общий вывод соединяется с минусом схемы или с землей.

Uc (Vc) – питание микросхемы.

Ucc (Vss, Vcc) – Вывод для контроля питания. Если питание проседает, то возникает вероятность того, что силовые ключи не будут полностью открываться, а из-за этого начнут греться и сгорят. Вывод нужен чтобы отключить контроллер в подобной ситуации.

OUT – как видно из название - это выход контроллера. Здесь выводятся управляющий ШИМ-сигнал для силовых ключей. Выше мы упомянули, что в преобразователях разных топологий имеют разное количество ключей. Название вывода может отличаться в зависимости от этого. Например, в контроллерах для полумостовых схем он может называться HO и LO для верхнего и нижнего ключа соответственно. При этом и выход может быть однотактный и двухтактный (с одним ключем и двумя) - для управления полевыми транзисторами (пояснение см. выше). Но и сам контроллер может быть для однотактной и двухтактной схемы - с одним и двумя выходными выводами соответственно. Это важно.

Vref – опорное напряжения, обычно соединяется с землей через небольшой конденсатор (единицы микрофарад).

ILIM – сигнал с датчика тока. Нужен для ограничения выходного тока. Соединяется с цепями обратной связи.

ILIMREF – на ней устанавливается напряжение срабатывания ножки ILIM

SS – формируется сигнал для мягкого старта контроллера. Предназначен для плавного выхода на номинальный режим. Между ней и общим проводом для обеспечения плавного пуска устанавливают конденсатор.

RtCt – выводы для подключения времязадающей RC-цепи, которая определяет частоту ШИМ-сигнала.

CLOCK – тактовые импульсы для синхронизации нескольких ШИМ-контроллеров между собой тогда RC-цепь подключается только к ведущему контроллеру, а RT ведомых с Vref, CT ведомых соединяюся с общим.

RAMP – это ввод сравнения. На него подают пилообразное напряжение, например с вывода Ct, Когда оно превышает значение напряжение на выходе усиления ошибки, то на OUT появляется отключающий импульс - основа для ШИМ-регулирования.

INV и NONINV – это инвертирующий и неинвертирующий входы компаратора, на котором построен усилитель ошибки. Простыми словами: чем больше напряжении на INV - тем длинее выходные импульсы и наоборот. К нему подключается сигнал с делителя напряжения в цепи обратной связи с выхода. Тогда неинвертирующий вход NONINV подключают к общему проводу - GND.

EAOUT или Error Amplifier Output рус. Выход усилителя ошибки. Не смотря на то, что есть входы усилителя ошибки и с их помощью, в принципе можно регулировать выходные параметры, но контроллер довольно медленно на это реагирует. В результате медленной реакции может возникнуть возбуждение схемы, и она выйдет из строя. Поэтому с этого вывода через частотозависимые цепи подают сигналы на INV. Это еще называется частотной коррекцией усилителя ошибки.

Примеры реальных устройств

Для закрепления информации давайте рассмотрим несколько примеров типовых ШИМ-контроллеров и их схем включения. Мы будем делать это на примере двух микросхем:

TL494 (её аналоги: KA7500B, КР1114ЕУ4, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759);

Они активно используются в блоках питания для компьютеров. Кстати, эти блоки питания обладают немалой мощностью (100 Вт и больше по 12В шине). Часто используются в качестве донора для переделки под лабораторный блок питания или универсальное мощное зарядное устройство, например для автомобильных аккумуляторов.

TL494 – обзор

Начнем с 494-й микросхемы. Её технические характеристики:

В этом конкретном примере можно видеть большинство описанных выше выводов:

1. Неинвертирующий вход первого компаратора ошибки

2. Инвертирующий вход первого компаратора ошибки

5. Вывод для подключения внешнего времязадающего конденсатора

6. Вывод для подключения времязадающего резистора

7. Общий вывод микросхемы, минус питания

8. Вывод коллектора первого выходного транзистора

9. Вывод эмиттера первого выходного транзистора

10. Вывод эмиттера второго выходного транзистора

11. Вывод коллектора второго выходного транзистора

14. Вывод встроенного источника опорного напряжения 5 вольт

15. Инвертирующий вход второго компаратора ошибки

16. Неинвертирующий вход второго компаратора ошибки

На рисунке ниже изображен пример компьютерного блока питания на этой микросхеме.

UC3843 - обзор

Другой популярной ШИМ является микросхема 3843 – на ней также строятся компьютерные и не только блоки питания. Её цоколевка расположена ниже, как вы можете наблюдать, у неё всего 8 выводов, но функции она выполняет те же, что и предыдущая ИМС.

Бывает UC3843 и в 14-ногом корпусе, но встречаются гораздо реже. Обратите внимание на маркировку – дополнительные выводы либо дублируются, либо незадействованы (NC).

Расшифруем назначением выводов:

3. Датчик тока. Подключается к резистору стоящему в между силовым транзистором и общим проводом. Нужен для защиты от перегрузок.

4. Времязадающая RC-цепь. С её помощью задаётся рабочая частота ИМС.

6. Выход. Управляющее напряжение. Подключается к затвору транзистора, здесь двухтактный выходной каскад для управления однотактным преобразователем (одним транзистором), что можно наблюдать на рисунке ниже.

7. Напряжение питания микросхемы.

8. Выход источника опорного напряжения (5В, 50 мА).

Её внутренняя структура.

Можно убедится, что во многом похожа и на другие ШИМ-контроллеры.

Простая схема сетевого источника питания на UC3842

Явно полезное:

ШИМ со встроенным силовым ключем

ШИМ-контроллеры со встроенным силовым ключем используются как в трансформаторных импульсных блоках питания, так и в бестрансформаторных DC-DC преобразователях понижающего (Buck), повышающего (Boost) и понижающее-повышающего (Buck-Boost) типов.

Пожалуй, одним из наиболее удачных примеров будет распространенная микросхема LM2596, на базе которого на рынке можно найти массу таких преобразователей, как изображен ниже.

Такая микросхема содержит в себе все вышеописанные технические решения, а также вместо выходного каскада на маломощных ключах в ней встроен силовой ключ, способный выдержать ток до 3А. Ниже изображена внутренняя структура такого преобразователя.

Можно убедиться, что в сущности особых отличий от рассмотренных в ней нет.

А вот пример трансформаторного блока питания для светодиодной ленты на подобном контроллере, как видите силового ключа нет, а только микросхема 5L0380R с четырьмя выводами. Отсюда следует, что в определенных задачах сложная схемотехника и гибкость TL494 просто не нужна. Это справедливо для маломощных блоков питания, где нет особых требований к шумам и помехам, а выходные пульсации можно погасить LC-фильтром. Это блок питания для светодиодных лент, ноутбуков, DVD-плееров и прочее.

Заключение

В начале статьи было сказано о том, что ШИМ-контроллер это устройство которое моделирует среднее значение напряжения за счет изменения ширина импульсов на основании сигнала с цепи обратной связи. Отмечу, что названия и классификация у каждого автора часто отличается, иногда ШИМ-контроллером называют простой ШИМ-регулятор напряжения, а описанное в этой статьей семейство электронных микросхем называют «Интегральная подсистема для импульсных стабилизированных преобразователей». От названия суть не меняется, но возникают споры и недопонимания.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Наши координаты:

+380 (50) 549 47 19

пр. Независимости, 74
г. Черновцы,
Украина
58005

Технология ремонта материнской платы. (часть 2)

Проблемы Voltage Regulator Module (VRM) - модуль регулятора напряжения (ШИМ).

Батарея из электролитических конденсаторов, рядок из MOSFET'ов (силовые ключи - полевые транзисторы, большие и малые) и 1-3 дросселя, образуют схему DC-DC konverter'a (ШИМ), главной обязанностью которого является кормление процессора.

Для начала, немного теории на примере микросхемы FAN5091. (Но ведь может стоять и аналог.) Это - программируемый преобразователь постоянного напряжения фирмы "Fairchild Semiconductor". Обычно располагается рядом с панелькой процессора в окружении больших конденсаторов, дросселей и кучи силовых транзисторов и диодов. Имеет 24 ноги. Работает по принципу ключевого преобразователя с широтно-импульсным управлением и индуктивным накопителем ( накопители - это черные ферритовые кольца с медной проволокой). Микросхема этим самым управлением и занимается. На ножки 1-5 с процессора поступает 5 разрядов двоичного кода, нули и единицы, выходного напряжения, в соотвествие с которым цифровая схема управления формирует последовательности прямоугольных импульсов переменной длительности (т.е. широты, откуда и название) на ножках 14/17 и 11/8, управляющих ключами на полевых транзисторах (это черные квадратные таблетки с тремя ножками), которые на определенное время коммутируют накопительную индуктивность и источник питания +5 вольт. В результате из +5 вольт получается ваше напряжение +1,644 вольта. М/с FAN5091 может программироваться на выходное напряжение от 1,1 вольта до 1,85 вольта с шагом 25 милливольт и точностью 1% и предназначена для построения источников питания с током нагрузки до 50 ампер. Частота преобразования программируется от 200 кГц до 2 мГц. М/с имеет два симметричных канала, имеет защиту от повышения и понижения питающего напряжения и перегрева: при +150 градусах отключается, а при +40 включается снова. Горят эти fan-ы крайне редко, в первую очередь проверять 10-омный резистор по ее (ШИМ) питанию. Я один раз долго бился, а он слегка подгорел и на питании ШИМ-а было 8в вместо 12. Я их просто выкидываю и перемычки ставлю. Повторов не было. Ещё проверять кондеры по софт-старту и в бустерных цепях. Если после "нажатия" power_on, запускается вертухлятор и тут же все гаснет, скорее всего, уходит в защиту - надо искать короткое замыкание по питанию. Для проверки VRM, можно выпаять дроссели, и таким образом выяснить, на каком этапе коротит, до или после них. Если до, то скорее всего пробой у мосфетов, если после, то - в кондерах. ШИМка 6019 точно не запускает формирователь Vcore, пока 3.3в не появятся. Вспухшие кандюки на таких матерях - только следствие. Уже несколько экземпляров было, с визуально заметными вспухшими кандюками в доп. канале +12, а на самом деле вылетали мосфеты.

Еще проблемы с питанием - выгорание ключей, которые коммутируют дежурное или основное питание на клавиатуру/USB/сеть/. из-за отсутствия запаса по мощности или короткого, ключей или стабилизатора +2.5 В при установке модуля памяти ДДР "наоборот" и т.п., но обычно это все (дырки и угли) видно невооруженным глазом. Мамка при этом может вообще не включаться.

Осмотрим материнскую плату ноутбука на предмет окислов, потемневших участков, следов пайки, нагара, вздутий текстолита и других повреждений, так же осматриваем все разъёмы (чтобы нигде ничего не замыкало) и исходя из этого можно строить определённые выводы.
Если есть окисления на каком либо участке, то надо промыть плату, (мы промываем в ультразвуковой ванне), а затем выдуваем всю воду с платы (особенно из под чипов) с помощью компрессора, досушиваем на нижнем подогревателе смотрим отгнившие элементы под микроскопом и восстанавливаем.
Стоит обратить внимание на то место куда попала жидкость, часто бывает что жидкость попадает к примеру под системную логику, слоты памяти и в итоге под ними начинают отгнивать контакты.

Выявление короткого замыкания (КЗ) на плате ноутбука

Начинаем с проверки первички "19 вольтовая линия" (вообще если быть точным то первичка на некоторых моделях может быть не 19в, а к примеру 15в или же наоборот 20в и надо смотреть что написано на корпусе, для того чтобы узнать параметры совместимого зарядного устройства), ищем по схеме где они проходят и так же меряем сопротивление относительно земли, оно должно быть большим. Если же у вас заниженное сопротивление по высокому (19в), то для начала вам надо понять в каких цепях оно присутствует, то есть в обвязке чаржера (Сharger в переводе с англиского "зарядное устройство") или в нагрузке.

Что происходит при подключении блока питания ноутбука:
На ACDET (детектор заряда) через резистор который является делителем приходит напряжение и если она больше 2.4в то чаржер сообщает мультиконтролеру о переходе в режим зарядки по каналу IADAPT
при этом сигнал OVPSET определяет порог входного напряжения и если всё нормально, то ключ (мосфет) Q3 закрывается управляющий сигнал ACDRV открывает Q1 тем самым запитывая чаржер уже от БП (PVCC 19в) и проходит Q2, после чего уходит в нагрузку.

Вернёмся к тому что надо определить кз (в нагрузке или до неё), исходя из вышесказанного допустим если у вас пробит конденсатор С1 то если будетем искать КЗ в нагрузке то его там попросту нет, а на разъёме напряжения будет просаживаться.
В этом случае надо производить замеры относительно земли допустим на резисторе R10, затем на PVCC микросхемы чаржера и наконец на резисторе Rас, так же в обязательном порядке проверяем мосфеты Q1, Q2 и Q3 на пробой (желательно с ними также проверить Q4 и Q5), далее если допустим у нас с вами кз не в нагрузке, то можно воспользоваться ЛБП (лабораторный блок питания) с ограничением по току, подсоединяем в область кз и ищем на плате греющиеся элементы, меняем, процедура производится до того момента пока кз не уйдёт, либо можно не использовать ЛБП, а просто выпаивать элементы попавшие под подозрение и менять если они пробиты.
Когда короткое в нагрузке, перед тем как использовать ЛБП надо убедиться что все мосфеты во вторичных цепях питания на которые приходит высокое (другими словами верхнее плечо) не пробиты.

Шим котролер RT8202A

Как видим на схеме, если насквозь пробит PQ, то все что вы будете подавать на линию высокого будет проходить на дроссель и далее в узлы питания оперативной памяти (если конечно её не вытащить перед этим). Подумайте и представте что это будет не в этой цепи, а например в цепи питания видео
Проверили мосфеты и убедились, что КЗ по высокому в нагрузке, то можно применять ЛБП и искать неисправности.
Перед применением ЛБП желательно снять с платы все снимаемое и желательно ставить на ЛБП выходное

напряжение около 1в и 1A для поиска неисправности важна сила тока, а не напряжение.

Далее нам надо проверить плату на наличие КЗ во вторичных питаниях, для этого открываем схему и смотрим, на вторичке нас интересуют дросселя (зачастую обозначаются в схемах как PL), будем измерять на них сопротивление относительно земли, на некоторых дросселях сопротивление может быть очень маленьким, но это не всегда обозначает что там кз, например на дроселях питания процессора в режиме прозвонки сопротивление может быть 2 ома и для этой платформы это нормально, а вот если 0.5 ома, то это уже наталкивает на мысли что сломан видеочип, однако есть видяхи у которых сопротивление по питанию может быть в районе 1 ома, Если же заниженное сопротивление по вторичным питаниям, например на дежурке, то так же смотрим с какой стороны оно находится (в обвязке шима или в нагрузке, для этого на некоторых платах распаяны джампера, если их нету то смотрим схему и находим место в цепи где можно ее разомкнуть) , если кз со стороны нагрузки то делаем туже манипуляцию с ЛБП только ставим то напряжение которая должна быть в этой цепи (можно меньше, но не больше) и так же ищем что греется, если будут греться большие чипы имеется ввиду юг, север и многое другое, то эту процедуру следует прекратить и искать КЗ размыкая цепи. Если в обвязке, то в первую очередь проверяем нижний ключ, а потом уже и остальное.
Итак мы убедились что у нас нету короткого замыкания на плате и теперь можно пробовать её пустить, вставляем ЗУ и нажимаем на кнопку включения.

Питания не поднимаются либо поднимаются, но не все

Нужно убедиться что на плату поступает 19в, если оно отсутствует на плате то смотрим: разъём питания -> мосфет -> нагрузка, убеждаемся что на разъёме есть 19в, далее проверяем мосфет на стоке и истоке должны быть 19в если же например на стоке они есть, а на истоке нету то смотрим целый ли данный мосфет и что управляет его затвором, проверяем VIN на микросхеме чаржера, так же проверяем наличие DCIN, ACIN, ACOK, если сигналы отсутствуют то следует заменить чаржер, так же первое что нужно сделать

прошить биос, потому что именно в биосе прописаны основные алгоритмы (логика) платы в том числе и алгоритм запуска.

Прошили биос и изменений не последовало, идём дальше, во многих схемах есть страничка с "Power on sequence" (последовательность питания).

Вот так выглядит цепь POWER GOOD DETECTER.

Работа шим контроллеров RT8202APQW

Приципиальная схема шима
Что такое шим - это сокращение от понятия широтно-импульсная модуляция (на англиском это pulse-width modulation то есть PWM) - это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключами.
В результате работы ШИМа формируется напряжение которая до дросселя скажем так "прыгает" и если смотреть осциллографом то мы увидим пилообразный сигнал, далее благодаря дросселю и конденсатору (так называемый низкочастотный LC фильтр) после него напряжение стабилизируется и на осциллографе после него мы увидим "прямую"
Контакты на нашей шимке и зачем они нужны:

1. TON - это сенсор напруги, которая поступает на верхий ключ, собственно он измеряет напругу которая будет проходить при открытии ключа
2. VDDP - это питание драйверов для управления затворами ключей
3. VDD - основное питание шим контроллера
4. PGOOD - сигнал говорящий о том что шим работает и питание в порядке
5. EN/DEM - это сигнал включения шима, переход в режим работы так сказать
6. GND - земля
7. BOOT - вольтодобавка, он входит в состав драйвера управляющего верхним ключом
8.UGATE - это управляющая затвором верхнего ключа
9. PHASE - общая фаза
10. LGATE - управляющая затвором нижнего ключа
11. OC - настройка тока (ограничение)
12. FB - канал обратной связи
13. VOUT - проверка выходного напряжения

Для того чтобы шим работал требуется не так уж и много, для начала нужно убедится в том, что вся обвязка целая и номиналы соответствуют, затем убедимся, что шим запитан в данном случае (VDD и VDDP), должен приходит EN (сигнал включения) и приходить высокое на TON
если все вышесказанные условия соблюдены, но шим не выдаёт положенного питания то следует заменить шим.

Это пример работы одноканального шима, рассмотрим шим который имеет несколько синхронно работающих каналов, а именно шим питания процессора. Зачем процессору нужно несколько каналов и одного ему может быть недостаточно.
На старых платформах не было потребности в том чтобы делать многофазные шимы для питания процессора, но с появлением новых архитектур появилась проблема, всё дело в том что процессоры нового поколения при напряжении 1в и энергопотреблении свыше 100 Вт могут потреблять ток 100А и выше,
Если посмотреть даташит на любой мосфет, то увидим что у них ограничение по току до 30А, то есть если использовать однофазный регулятор напряжения питания, то его элементы просто «сгорят», поэтому было принято решение сделать многоканальный шим контроллер.
Так же для уменьшения пульсации выходного напряжения в многофазных шимах все фазы работают синхронно с временным сдвигом друг относительно друга.
Фаза на выходе после LC фильтров соединяются между собой "дублируются", о чём это говорит - если допустим какой либо канал не будет работать, то на дросселе этого канала все равно будет присутствовать питание и вполне вероятно, что при этом ноутбук инициализируется, но при малейшей загрузке проца (например при загрузке Windows) он попросту глюканёт ибо процу будет недостаточно того питания которое на него будет приходить.
В этом случае смотрим осциллографом присутствие пульсаций перед LC фильтром каждого канала. Конечно же бывают случаи что с питальником то все нормально, попросту надо изменить VID-ы, это бывает когда прошили не тот bios либо подкинули более мощный процессор.
Это происходит из за сигнала VID (Voltage Identification), а это сигнал идентификации материнской платой рабочего напряжения процессора.

Все питания поднялись, но нет "изображения".

В этом варианте начинаем с прошивки биоса. Не помогло:
Подключаемся на внешний монитор.
Если картинки нет то меряем сопротивления каналов RX/TX желательно на всех шинах, мерять надо относительно земли и относительно друг друга то есть RX не должен звониться накоротко с TX, соответственно учитываем что на каждой шине своё сопротивление, отличие на отдельной шине более чем 50ом уже много и может означать что проблема скрыта на этом канале,
далее меряем сопротивление относительно земли на конденсаторах под основными чипами (север, юг, видеокарта) на одинаковых конденсаторах должно быть одинаковое сопротивление.
Ну и конечно же желательно снять всю переферию чтобы исключить всякие сломанные сетки или ещё что-нибудь из этой категории, особенно часто ноутбуки ломаются по причине выхода из строя USB (выломали USB и сигнальный контакт попал на 5в итог дохлый юг).
Далее можно применить метод прогибов и прижимов (без фанатизма) при этом смотреть будет ли меняться поведение платы не будем забывать, что зачастую некоторые мосты находятся под клавиатурой там, где они подвергаются небольшим, но частым "встряскам", так же проверяем на отвал bga. Так же смотрим что, где и как греется, замечу что наиболее частая в что при запуске начинает греться южный мост и сразу решают, что проблема в нем, меняют его, а плата как не работала, так и не работает, а все потому что южный мост работает как сумасшедший пока не пройдёт инициализация (потому он и может за 3 секунды раскаляться), а потом его работа стабилизируется, поэтому в процессе диагностики желательно поставить пассивное охлаждение. Далее если совсем ничего не помогло можно воспользоваться диагностическим прогревом или охлаждением отдельных чипов и элементов.

Так же не стоит проверять LVDS шлейфа,
Подключаем матрицу, если у вас например на внешнем мониторе есть изображение, а на матрице нету, надо смотреть считывается ли EDID с матрицы, проверять приходит ли питание матрицы
так же часто бывает что попросту нету подсветки.
LVDS ( low-voltage differential signaling) в переводе "низковольтная дифференциальная передача сигналов" — способ передачи электрических сигналов, позволяющий передавать информацию на высоких частотах
при помощи дешёвых соединений на основе медной витой пары.
Для того чтобы на матрицу вывелось изо необходимо чтобы был запитан контроллер матрицы, после он начинает "общаться" с тем что с ним должно общаться (север, видяха, мульт)
смотреть по схеме, предположим это будет видеокарта, она определяет что по такой-то шине подключён такой-то контроллер, считывает EDID и начинает давать туда изо.
Так же смотрим что дает разрешение на подсветку, есть ли сигнал регулировки подсветки (обычно с мульта).
Внимание когда подключаете шлейф, убедитесь что он под эту модель ибо есть шанс спалить что ни будь серьёзное (типа чипа видеокарты) и плата резко может начала дымиться
Рассмотрим что же за пины на LVDS разъёме и зачем какой нужен.

Для примера Asus k42jv mb 2.0:

1. AC_BAT_SYS - это наше высокое, идет на питание подсветки
2. +3VS - питание контроллера и прошивки матрицы
3. +3VS_LCD - питание самой матрицы
4. LVDS_EDID_DATA_CON и LVDS_EDID_CLK_CON - информационные каналы (считывание прошивки)
5. LCD_BL_PWM_CON - регулировка яркости
6. BL_EN_CON - включение подсветки

Далее идут пары LVDS, их тоже следует измерять на разность сопротивлений и относительно земли, и относительно друг друга.

При эксплуатации компьютеров иногда случаются досадные случаи, когда вроде бы исправная материнская плата отказывается работать.

Для выявления проблем, приводящих к невозможности запустить компьютер, стоит разобраться в том, как происходит включение блока питания и материнской платы, а также знать базовые способы поиска ее неисправностей.

Как происходит включение компьютерного блока питания?

У неработающего (выключенного) компьютера вольтаж PS-ON соответствует высокому уровню и равняется +5 вольт (допускается диапазон значений от 2 до 5.25 вольт), у включенного — низок и должен быть в пределах 0-1 вольт.

Характеристики сигнала PSON согласно спецификациям FSP, фирмы-производителя компьютерных блоков питания:

В нормальных условиях для включения блока питания компьютера требуется замкнуть выводы PS-ON (обычно это зеленый провод) и землю (GND или COM (Common), обычно это черные провода) у 20 или 24-пинового разъема питания материнской платы.

Контакты PS-ON и GND на коннекторах штекерного разъема блока питания, замыкание которых приводит к его включению:

Двадцатичетырехпиновый штекерный разъем ATX-блока питания:

При замыкании контакта PS ON на землю, ее положительный потенциал (U = 5 вольт) должен снизиться до 0-1V и блок питания перейдет в нормальный режим работы.

Для сохранения включенного состояния блока питания контакты PS-ON и GND в современных блоках питания должны быть постоянно замкнуты (используется так называемый SPST switch или, проще говоря, однополюсный выключатель).

PS ON является активным сигналом низкого уровня, который включает все силовые линии блока питания, включая +3.3V, 5V, -5V, -12V и +12 вольт. При пропадании низкого уровня PS-ON должны выключаться все силовые линии блока питания, кроме постоянно формирующегося дежурного напряжения +5 вольт (VSB).

Диаграмма, иллюстрирующая влияние уровня напряжения PS_ON на работу блока питания:

Блок питания можно включить и без материнской платы. Это лучше делать с нагрузкой по линии +5 вольт, с подключением индикатора сигнала Pwr_Ok согласно следующей схеме (для БП с 20-пиновым разъемом):

Для 24-пиновых разъемов при включении лучше обеспечить нагрузку не менее 20 ватт или 10% от номинала для БП мощностью более 600 ватт. В противном случае блок питания будет работать не стабильно.

Как происходит включение материнской платы компьютера?

Для запуска материнской платы нужно не только включить блок питания путем замыкания контактов PSOn с землей, но и запустить работу ее собственных цепей питания и контроля.

Включение материнской платы производится путем замыкание контактов Power SW (ON-OFF Switch Jumper, PSW,PWR, PWRBTN, PWRSW или ON/OFF) на колодке F_Panel, обычно расположенной в углу материнки, противоположном фазам питания процессора.

Пример расположения коннекторов, отвечающих за включение компьютера, его перезагрузку, а также горение индикаторных светодиодов powerLED, HDD LED на плате AsRock G41M-VS3:

На материнских платах от OEM-производителей иногда отсутствуют надписи, обозначающие предназначение контактов фронтальной колодки

Пример колодки без надписей о предназначении контактов, использующейся на материнской плате Y700-34ISH (F_PANEL) в компьютерах Lenovo IdeaCentre Y700:

Для определения предназначения контактов на материнских платах без буквенных обозначений может использоваться цветовая маркировка. Внимательное изучение надписей на коннекторах и цвет соответствующих проводов поможет решить проблему. Таким образом, с помощью «дедуктивного метода от старины Шерлока Холмса» можно вычислить, что на материнской плате Lenovo 01AJ15 IdeaCentre Y700-34ISH для ее запуска используются контакты голубого цвета:

Большое количество информации по подключению материнских плат от разных производителей к фронтальной панели есть здесь.

На некоторых материнках для удобства пользователей, помимо контактов фронтальной колодки, кнопки управления питанием (включение и перезагрузка) установлены непосредственно на плату.

Материнская плата Asrock H110 Pro Btc+ с 13 слотами PCI-E имеет кнопки перезагрузки (RSTBTN) и включения-выключения (PWRBTN), смонтированные непосредственно на ней:

Для работы материнской платы нет необходимости постоянно удерживать в замкнутом положении ее контакты Power Switch. Для соединения контактов блока питания PSON-GND используется специальная цепь управления. Обычно это электронный ключ, соединяющий контакты PS-ON и GND блока питания при замыкании контактов Switch On на материнской плате.

Как работает схема включения питания материнской платы?

Для работы схемы включения материнской платы используется дежурное напряжение +5VSB, которое преобразуется с помощью линейного регулятора в 3 вольта, а затем подается на чипсет (южный мост), микросхему-контроллер Super I/O, сетевую карту и кнопку включения питания.

Преобразование напряжения +5VSB на материнской плате еще не включенного компьютера:

Замыкание кнопки включения на материнской плате приводит к снижению уровня напряжения Ps_On до нуля и включению компьютера:

После активации сигнала Power On на материнской плате начинают формироваться питающие напряжения, необходимые для работы процессора, задающего генератора, оперативной памяти, вентиляторов, устройств ввода-вывода, шины PCI-E и других устройств.

Формирование напряжений на материнской плате

Для формирования рабочих напряжений с малым током потребления используют простые схемы с понижающим линейным преобразованием.

Пример схемы питания +VDD_CLK материнской платы ASUS P9X79 Deluxe:

Более мощные потребители (CPU, RAM, интегрированная видеокарта) запитываются многофазными цепями под управлением ШИМ-контроллеров:

Как правило, на современных платах в цепях питания используются мощные полевые транзисторы (MOSFET-ы):

Типовая схема работы одной фазы питания с диаграммами напряжения-тока на входе и выходе:

Критические напряжения, формируемые на материнской плате ASUS P9X79 Deluxe для процессора:

Напряжение +1.5 вольт, формируемое для работы DDR3-памяти (для DDR3L памяти используется вольтаж 1.35V):

Питание контроллера хаба чипсета (Chipset Platform Controller Hub, PCH), используются напряжения +1.1 и 1.5 вольт:

Упрощенная последовательность работы электронных элементов фазы формирования напряжения 1.8 вольт на материнской плате производства компании ASUS:

Для сопряжения работы силовых транзисторов с ШИМ-контроллером используют драйверы. Они могут находиться в одном корпусе с ключевыми полевыми транзисторами, либо монтироваться в отдельном корпусе.

Пример схемы многофазной системы питания под управления ШИМ-контроллера с использованием драйверов:

Как проверить работоспособность схемы включения материнской платы компьютера?

Проверка схемы включения компьютера заключается в проведении следующих шагов (на примере материнских плат производства компании ASUS):

проверить наличие дежурного напряжения VSB на колодке питания (обычно это фиолетовый провод) у включенного в БП сеть компьютера (кнопку включения нажимать не нужно). Цепь блока питания, отвечающая за формирование вольтажа StandBy, в постоянном режиме формирует напряжение номиналом +5 вольт (допускается разброс от до вольт);
проверка наличия напряжения +3VSB на южном мосту материнской платы и на контакте Power Button колодки включения питания.

Кроме того, нужно проверить напряжение на батарейке, вставленной в материнскую плату (обычно CR2032). Она питает память CMOS SRAM и Real Time Clock.

Джампер, отвечающий за сброс настроек BIOS (Clear CMOS), должен находиться в нормальной положении (дефолтном):

Нормальное напряжение батарейки, отвечающей за статическую память с произвольным доступом (CMOS SRAM) равно 3 вольтам:

Если у новой батарейки слишком быстро падает заряд, то, возможно, у этой материнской платы слишком большой ток утечки. Для проверки тока утечки измеряют падение напряжения на резисторе возле батарейки.

Резистор R206 на 1 кОм материнской платы ASUS P7P55D PRO, который можно использовать для измерения тока утечки:

Для резистора номиналом 1 кОм падение напряжения должно составлять 1-10 милливольт (ток 1-10 микроампер):

Измерение тока утечки по цепи питания памяти CMOS (падение напряжения на однокилоомном резисторе должно быть порядка 1-15 mV):

Если при исправной батарейке напряжение в цепи питания памяти CMOS слишком мало, нужно проверить все ее элементы. Это может быть диод RB715F или другой компонент, использующий питание от батарейки (к ним относятся схема включения, I/O-контроллер и микросхема BIOS):

Алгоритм проверки утечки напряжения на батарейке CMOS, разработанный экспертами фирмы ASUS:

В некоторых случаях проблемы с запуском материнской платы связаны со сбоями/сбросе микропрограммы BIOS.

Проверка работоспособности цепей питания на материнской плате

Если схема включения материнской платы исправна, в микросхему CMOS залит правильный BIOS, а компьютер не включается, нужно проверять питающие напряжения на материнской плате, а именно:

напряжения +5 и +12 вольт от блока питания; полевые транзисторы фаз питания;

Проверка MOSFET-ов производится путем выполнения четырех шагов, заключающихся в:

мультиметр в режиме измерения сопротивлений, производится замыкание щупа «+» на исток (Source), минусового щупа прибора — на затвор (Gate). Так производится перевод полевого транзистора в закрытое состояние;
мультиметр в режиме прозвонки: соединяется щуп «+» с истоком, «-» со стоком (drain), прямое падение напряжения Vf (forward voltage) должно быть в пределах 0.3-0.6 вольт;
мультиметр в режиме измерения сопротивлений:

Иллюстрация шагов по проверке MOSFET-ов с помощью омметра:

уровень сигнала идентификации напряжения (Voltage Identification, VID) на ШИМ-контроллере не должен быть высоким;
уровень сигнала EN/FS на ШИМ-контроллере не должен быть равен нулю.

Неисправности цепей питания процессора (No Vcore или debug-код 00), как правило, выявляются следующими способами:

проводится визуальная проверка с целью поиска поврежденных, сбитых, сгоревших электронных элементов;
проверяются силовые MOSFET-ы, отсутствие коротких замыканий;
проверяются уровни VID на ШИМ-контроллере;
проверяется резистор в цепи обратной связи (feedback);
измеряется вольтаж на полевых транзисторах верхнего (Ugate) и нижнего (Lgate) плеча фаз питания.

Далее в качестве справочной информации приводится алгоритм поиска неисправностей на материнских платах от компании ASUS.

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (первая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (вторая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (третья часть):

Проверка фаз питания

При проверке фаз питания в первую очередь стоит проверить наличие сигнала, включающего ШИМ-контроллер в работу (напряжение EN, Enable):

Затем нужно проверить цепи обратной связи, передающие информацию о напряжении на питаемом участке на ШИМ-контроллер (норма или нет):

При выявлении неисправностей материнских плат важно знать последовательность появления питающих напряжений (Power Sequence). Как правило, это закрытая информация, поэтому на практике приходится использовать метод проб и ошибок (опыт), сравнение с известными (раскрытыми) моделями.