主板供电电路及元件识别

主板维修流程一、目测和询问1、损坏的原因2、故障现象3、经过哪些处理4、看PCB板有无物理损伤、反面是否有短路地方、有无异物、烧焦的痕迹；电容有无鼓包、漏液、松动等；主板是否被焊过以及主板的频率跳线、电压跳线与设备是否相辅二、查主板电源接口是否有短路故障方法：万用表对地打阻值，P3主板一般不低于80，P4主板不低于60，红线和黄线短路会造成电源保护，强行开机也不通电，其它电压短路可以强行通电，短路的元器件会异常发热1、红线短路要查元器件：Q1、Q2、电源IC、串口芯片、I/O、集成声卡、网卡、猫、门电路、BIOS、南桥2、橙线短路：查南桥、集成声卡、BIOS、网卡、猫、时钟芯片3、P3主板12V短路：查电源IC、串口芯片、八脚比较器4、P4主板12V短路：查Q1、Q2、电源IC（电源驱动芯片），多为北桥坏5、紫线短路：查南桥、I/O、门电路、稳压器6、绿线短路：查三极管、I/O、南桥、门电路注：红或黄线短路可以用断路法排徐，其它短路可以通过触摸温度寻找坏件三、加电，如果不通电，按开机故障以及检修流程检修四、可正常通电，加假负载，测CPU主供电是否正常稳定，如果民常参照CPU主供电检修流程检修五、主供电正常加CPU，看测试代码是否显示C1或D3（有部分主板与测试卡兼容性不好，CPU即使通过也不显示C1或D3，可以看BIOS灯常亮，显示一些乱码，CPU过；如果不显示C1/D3：1、查CPU与插座或插座与主板是否接触良好2、查CPU的工作条件：供电、时钟、复位（先修供电）3、查CPU与北桥之间是否有断路性故障，查CPU与北桥之间的元件是否虚焊4、北桥是否虚焊5、查北桥的工作条件是否正常，供电、时钟、复位（供电实际就是所有设备的供电），查内存、AGP供电、测旁边的电容和背面的粗线。（南桥测电容和背面的粗线）6、北桥坏7、刷BIOS或查BIOS是否虚焊或接触不良8、查BIOS与南桥之间的线路9、更换I/O（I/O有编码解译功能）10、查南桥是否虚焊或南桥工作条件是否正常11、南桥坏六、如果显示C1/D3加内在继续测试1、查内存与插槽是否接触良好2、查内存的基本工作条件（供电、时钟）3、查内存与北桥之间的线路（查排阻、触发器）4、查北桥是否虚焊5、刷BIOS6、更换I/O七、内存通过加显卡测试1、查插槽是否接触不良2、查工作条件3、查显卡到北桥之间的线路4、北桥是否虚焊5、刷BIOS八、加接口设备进行测试主板供电电路图解说明主板的CPU供电电路最主要是为CPU提供电能，保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行，同时也是主板上信号强度最大的地方，处理得不好会产生串扰crosstalk效应，而影响到较弱信号的数字电路部分，因此供电部分的电路设计制造要求通常都比较高。简单地说，供电部分的最终目的就是在CPU电源输入端达到CPU对电压和电流的要求，满足正常工作的需要。但是这样的设计是一个复杂的工程，需要考虑到元件特性、PCB板特性、铜箔厚度、CPU插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等等多方面的问题，它基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和经验。主板上的供电电路原理图1图1是主板上CPU核心供电电路的简单示意图，其实就是一个简单的开关电源，主板上的供电电路原理核心即是如此。+12V是来自ATX电源的输入，通过一个由电感线圈和电容组成的滤波电路，然后进入两个晶体管（开关管）组成的电路，此电路受到PMWControl（可以控制开关管导通的顺序和频率，从而可以在输出端达到电压要求）部分的控制输出所要求的电压和电流，图中箭头处的波形图可以看出输出随着时间变化的情况。再经过L2和C2组成的滤波电路后，基本上可以得到平滑稳定的电压曲线（Vcore，现在的P4处理器Vcore=1.525V），这个稳定的电压就可以供CPU“享用”啦，这就是大家常说的“多相”供电中的“一相”。主板单相电源实例分析(2006-08-2411:22:49)分类：电脑硬件故障版主板单相电源实例分析主板电源电路分为好多种,这里以PII以上主板为例说明。常见的供电方式有单相、两相、三相、四相或更多相供电，由于CPU的功率是很大的，一般这几相供电都是产生CPU的VCORE电压，也就是CPU的核心电压，我们测试时如果输出1.5V左右就可以上CPU了，通常不可以高于2V，否则会烧毁CPU的。如果有CPU假负载最好了，不用上真正的CPU，这样最好。常见CPU的核心电压是样的：C1的是2.0V，C2的是1.75V，C3的是1.5V，P4的是1.5V。分析了一些P2和810的主板，得出CPU电源供电是这样的布局，一般是使用单相供电的，也就是有两个大电感，两个MOS场效应管，线路连接一般是这样的：通常*近ATX电源插座的那个大电感是输入电感，它接电源的红色线，也就是+5V直流，这个+5V是给上MOS管供电的，接上MOS管的D极（MOS管在主板上一盘是两个细脚，中间脚连背焊在板上了，应是便于散热吧，中间极一般是D极，正面对自己，第一个脚（左边）一般是G极，第三个脚（右边）一般是S极），这样上MOS管就得到了工作电压。上MOS管的G极是接到电源控制IC的UGATE这个脚（电源控制IC有好多种，如常用的有HIP，SC，RT的等），上MOS管的S极是接到下MOS管的D极的，下MOS管的G极是接到电源控制IC的LGATE这个脚，下MOS管的S极一般是接地的。上MOS管和下MOS的控制电压是由电源控制IC的UGATE和LGATE这两个脚提供的，如果在主板没有上CPU的情况下，可能是没有电压的，那么下MOS管输出的电压就是1V以下，一般是低于1.3V的，也有的板有输出，不过会低于1.5V这个电压。这里可以看出，下MOS管输出的就是CPU的VCORE电压了，也就是核心电压。上面说了输出电感是接在上MOS管的+5V输出处的，也就是这个电感是串连在电源插座的红线与上MOS管的D极之间的。那么另外一个电感是做什么用的呢？电感的作用我们在电工学中是学过的，电流不能突变，所以这个输出电感可以防止大电流冲击烧毁上MOS管，可以起滤波作用，使得输入电压更平滑。第二个大电感是接在下MOS管的D极的，也就是输出VCORE电压的地方，使得输出电压更平滑，并起滤波作用。我们还看到CPU边上好多大的电解电容，这些一般都是负极接地的，都是滤波电容，一般接在上MOS客的输出处或下MOS管的输出处，与它们是并联的，电感是串联的。电容有通交流隔直流的作用，所以可以让多余的交流信号进入地线，从滤除交流电信号，如果在电路在是串联方式，就会使直流信号过不去，所以必须以一脚接地的形式存在。如果是工作在放大交流信号的电路中，就要以串联形式存在了，这样可以隔开直流电信号。电脑主板中的大电解电容一般都一端接输出，一端接地的。对于CPU边上的电容，我们只要测量它的正极就可以看到输出或输入电压了。由于电感是串联的，所以测量电感也能测量出输出或输出电压。如果我们要测量上MOS管的D极输入电压，我们只要测量边上的大电感电压就是了，一般是+5V直流，如果要测量下MOS管的D极输出电压，我们只要测量边上的大电感的电压就行了，一般是1.5V直流。上面说了电路的实际连接方式，工作过程是这样的，上MOS管和下MOS管在电源控制IC的控制下轮流导通与截止，这样就有持续的电流供给CPU工作了，多相供电原理也是差不多的，只是相数多了几组，可以提供更大的工作电流。以上只是简单分析了主板单相供电的工作原理，要得到更多的关于主板电路分析资料，详情请见。作者近期将会将整块主板的全板电路分析写出来，教大家如何用数字万用表检测各种电压信号，关键点的测量.单相供电一般可以提供最大25A的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，P4处理器功率可以达到70~80W，工作电流甚至达到50A，单相供电无法提供足够可靠的动力，所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。图2就是一个两相供电的示意图，很容易看懂，其实就是两个单相电路的并联，因此它可以提供双倍的电流，理论上可以绰绰有余地满足目前处理器的需要了。图2但上述只是纯理论，实际情况还要添加很多因素，如开关元件性能、导体的电阻，都是影响Vcore的要素。实际应用中还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转化为热量散发出来，所以我们常见的任何稳压电源总是电气元件中较热的部分。要注意的是，温度越高代表其效率越低。这样一来，如果电路的转换效率不是很高，那么采用两相供电的电路就可能无法满足CPU的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。不过这也带来了主板布线复杂化，如果此时布线设计不是很合理，就会产生影响高频工作的稳定性等一系列问题。目前在市面上见到的主流主板产品有很多采用三相供电电路，虽然可以供给CPU足够动力，但由于电路设计的不足，使主板在极端情况下的稳定性会在一定程度上受到限制。如要解决这个问题必然会在电路设计布线方面下更大的力气，而成本也随之上升，真正在这方面设计出色的厂商寥寥无几。从概率上计算，每个元件都有一个“失效率”的问题，用的元件越多，组成系统的总失效率就越大。所以供电电路越简单，越能减少出问题的概率。三相供电比两相供电更稳定吗？大家可能对以下问题感到兴趣：提供三相供电的主板比起提供两相供电的主板更稳定吗？答案是，不一定。道理很简单：其一，提供三相供电电路设计的主板厂商电路设计水平未见得就很高；其次，一个好的主板设计厂商，其研发工程师为了避免放置数量太多元件在主板上产生不必要干扰，而采取最简洁、最稳定的两相供电电路设计，华硕就是其中之一。今后随着处理器的速度提高，两相供电大限将至，肯定会无法满足需要，我想到时像华硕这样注重产品稳定性的大厂一定也会采用三相甚至更多相的设计。图3是华硕P4G8X主板中的处理器供电部分，他们沿用了一贯的设计思路，在别的生产者大多采用三相供电来支持3GHz以上处理器的时候，华硕仍然在大部分产品中使用两相供电来满足CPU需要，可见其高超的设计和制造水平带来高效率的两相供电电路的优秀性能。图上用L1、L2和C1、C2简单表示了与前面示意图中相对应部分的电感和电容。两相供电电路为了给CPU提供足够的电力，就需要高效率，为了通过大电流，电路中使用了相应的元件。如图3中的L1部分，+12V输入部分采用约1.5mm直径的材料绕制的电感（L1），其横截面积可以使它在通过较大电流的时候不会过热。而L2处两个电感都采用3股直径1mm的材料绕制，提供了更大的横截面积，这样，电流在通过电感时的损耗可以降低到最小。其他厂商在此处大多使用单根材料绕制，那样会产生更多电力损耗，引起电感发热。刚才介绍了电感部分，同样主板上面的铜箔也是关键的导体部分。铜箔相对比较薄，横截面较小，如果电流通过横截面较小的铜箔则容易引起损耗从而产生高热。为了解决这一困扰，华硕的工程师在多层PCB板电源供给部分的每一层都采用了整块铜箔的设计，至少4层铜箔组成了导体，可以提供足够的横截面积供电流通过。在图4中用白线划出的部分就是整块铜箔的形状，PCB电路板中间层的铜箔也是如此。场效应管的识别分类及测量一、符号：“Q、VT”，场效应管简称ＦＥＴ，是另一种半导体器件，是通过电压来控制输出电流的，是电压控制器件场效应管分三个极：Ｄ极为漏极（供电极）Ｓ极为源极（输出极）Ｇ极为栅极（控制极）Ｄ极和Ｓ极可互换使用场效应管图例：二、场效应管的分类：场效应管按沟道分可分为Ｎ沟道和Ｐ沟道管（在符号图中可看到中间的箭头方向不一样）。按材料分可分为结型管和绝缘栅型管，绝缘栅型又分为耗尽型和增强型，一般主板上大多是绝缘栅型管简称ＭＯＳ管，并且大多采用增强型的Ｎ沟道，其次是增强型的Ｐ沟道，结型管和耗尽型管几乎不用。三、场效应管的特性：1、工作条件：Ｄ极要有供电，Ｇ极要有控制电压2、主板上的场管Ｎ沟道多，Ｇ极电压越高，Ｓ极输出电压越高3、主板上的场管Ｇ极电压达到12Ｖ时，ＤＳ完全导通，个别主板上5Ｖ导通4、场管的ＤＳ功能可互换Ｎ沟道场管的导通截止电压：导通条件：ＶＧＶＳ，ＶＧＳ=0.45--3Ｖ时，处于导通状态