笔记本电脑供电电路故障的诊断方法

笔记本电脑供电电路故障的诊断方法笔记本电脑的主板供电电路是笔记本电脑不可或缺的一部分，其出现问题通常会导致不能开机、自动重启以及死机等种种故障现象的产生。学习笔记本电脑主板供电电路故障的诊断与排除，首先应掌握其基本工作原理，其次要对主板供电电路出现问题后导致的常见故障现象进行了解，最后要不断总结和学习主板供电电路的检修经验和方法。1笔记本电脑主板供电电路基本知识笔记本电脑主板的供电方式有两种，一种是笔记本电脑采用的专用可充电电池供电，另一种是能够将220V市电转换为十几伏或二十几伏供电的电源适配器供电。笔记本电脑的专用可充电池提供的供电电压通常要低于电源适配器的输入供电电压。无论是笔记本电脑的专用可充电电池还是电源适配器，其输入笔记本电脑主板上的供电并不能被所有芯片、电路以及硬件设备等直接采用，这是因为笔记本电脑主板上的各部分功能模块和硬件设备对电流和电压的要求不同，其必须经过相应的供电转换后才能被采用。所以，笔记本电脑主板上的各种供电转换电路，成为了笔记本电脑不可或缺的一部分。同时，笔记本电脑的主板供电电路出现问题后，就会导致不能开机、自动重启以及死机等种种故障现象的产生。学习笔记本电脑主板供电电路故障的诊断与排除方法，必须首先掌握其工作原理和常见故障现象，这样才能够在笔记本电脑的检修过程中做到故障分析合理、故障排除迅速且准确。1.1笔记本电脑主板供电机制笔记本电脑主板上的供电转换电路主要采用开关稳压电源和线性稳压电源两种。开关稳压电源是笔记本电脑主板中应用最为广泛的一种供电转换电路。笔记本电脑主板上的系统供电电路、CPU供电电路、芯片组供电电路以及内存和显卡供电电路中，都广泛采用了开关稳压电源。开关稳压电源利用现代电子技术，通过电源控制芯片发送控制信号控制电子开关器件（如场效应管）的“导通”和“截止”，对输入供电进行脉冲调制，从而实现供电转换以及自动稳压和输出可调电压的功能。笔记本电脑主板上应用的开关稳压电源电路通常由电源控制芯片、场效应管、滤波电容器、储能电感器以及电阻器等电子元器件组成。电源控制芯片是开关稳压电源电路中的供电电压转换控制元器件，场效应管和储能电感器是电路中的电压转换执行元器件，电路中的电容器主要起到滤波的作用。线性稳压电源具有噪声小、反应快、结构简单、发热量低、成本低以及体积小等特点，笔记本电脑的待机电路、内存供电电路以及芯片组供电电路中都广泛采用了线性稳压电源，为其提供一路或多路供电。线性稳压电源电路通常由线性稳压器芯片、电容器、电阻器等较少的电子元器件组成，当内存供电电路中采用线性稳压电源为其提供基准电压时，其通常被设计在主板的内存插槽附近；而当芯片组供电电路中采用线性稳压电源为其提供某一路供电时，其通常被设计在主板芯片组的周围。1.2保护隔离电路与充电控制电路工作机制1．基本知识（1）保护隔离电路保护隔离电路是笔记本电脑主板供电电路的重要组成部分，其连接电源适配器和可充电电池形成两路笔记本电脑主板的外部供电，并选择将其中一路供电输送到主板各种供电电路中。保护隔离电路的主要作用是切换笔记本电脑的供电方式，选择是采用电源适配器供电还是采用可充电电池供电，并提供一定的保护功能。切换笔记本电脑的供电方式是指，当笔记本电脑有电源适配器供电且正常时，保护隔离电路会选择由电源适配器为笔记本电脑的主板输送供电。当没有电源适配器供电接入或电源适配器供电异常时，保护隔离电路会选择由笔记本电脑的可充电电池供电。笔记本电脑的保护隔离电路通常由场效应管、电阻器、电容器、三极管、充电控制芯片等电子元器件组成。保护隔离电路的供电切换功能主要通过电路中的场效应管等电子元器件的开关功能实现。场效应管等电子元器件具有在导通时允许电流通过，在其截止时不允许电流通过的特性。利用场效应管等具有开关功能的电子元器件的这一特性，再通过电路中充电控制芯片的控制作用，便可实现保护隔离电路的供电切换功能。保护隔离电路中的充电控制芯片除了具有控制场效应管等电子元器件导通与截止的功能外，还具有监控、检测电路中电压和电流是否正常的功能。当外部输入供电异常时，保护隔离电路会切断输入供电，从而达到保护后级电路的作用。不同厂家和型号的笔记本电脑，其保护隔离电路在设计上有一定的区别，上述只是其基本原理，而在笔记本电脑的故障检修过程中，应根据电路图做更进一步的具体分析。（2）充电控制电路充电控制电路也是笔记本电脑主板供电电路的重要组成部分，其主要作用是将电源适配器的输入供电转换为可充电电池的充电电源。笔记本电脑充电控制电路的核心元器件是充电控制芯片，其控制着笔记本电脑可充电电池的充电过程。笔记本电脑的充电控制电路通常由充电控制芯片、场效应管、电容器、电感器以及电阻器等电子元器件组成，其属于开关稳压电源电路。充电控制电路中的场效应管接受上级电路的供电，而充电控制芯片可以控制电路中场效应管的导通和截止。电感器在电路中主要起到储能的作用。电容器在电路中主要起到滤波的功能。充电控制电路对电源适配器的输入供电进行转换之后，输出笔记本电脑可充电电池在充电时所需要的电压和电流。同时，充电控制芯片还可以对充电过程进行检测和监控，防止可充电电池损坏。笔记本电脑的保护隔离电路和充电控制电路出现问题，将导致笔记本电脑不能正常开机启动、可充电电池不能正常充电等故障。2．电路分析充电控制芯片是笔记本电脑保护隔离电路和电池充电控制电路的核心，对整个电路的工作过程具有检测、控制等作用。下面以ISL6251充电控制芯片为例，具体阐述笔记本电脑保护隔离电路和充电控制电路的基本工作原理。ISL6251充电控制芯片是一款高度集成的电池充电控制器，其不仅可以控制笔记本电脑的电池充电过程，还能够通过控制外部连接的场效应管实现切换电源适配器和可充电电池两种供电的功能。ISL6251充电控制芯片具有精确的充电电流限制功能，其充电电压精度可达到±0.5%（-10℃～100℃，从而保证电池充电过程的安全性，并延长可充电电池的使用寿命，如图1所示为ISL6251充电控制芯片的引脚图和内部功能框图。ISL6251充电控制芯片被广泛应用于笔记本电脑主板的保护隔离电路和充电控制电路中，如图2所示为以ISL6251充电控制芯片为核心的笔记本电脑保护隔离电路和充电控制电路的电路图。如图2所示，电路中的场效应管PQ6和场效应管PQ34在电路中主要起到供电切换功能。当有电源适配器插入且正常时，场效应管PQ6导通，笔记本电脑的主板由电源适配器供电。当没有电源适配器供电或电源适配器供电不正常时，场效应管PQ34导通，笔记本电脑的主板由可充电电池供电。ISL6251充电控制芯片第19引脚和第20引脚连接电路中的电阻器PR152，用于检测电源适配器的输入电流是否正常。ISL6251充电控制芯片的第14引脚和第17引脚连接电路中的场效应管PQ31和场效应管PQ29，通过输出驱动控制信号控制这两个场效应管的导通和截止。而场效应管PQ29的供电则来自电源适配器的输入供电。电感器PL5在电路中主要起到储能的作用。电容器PC103、PC105、PC106在电路中主要起到滤波功能。ISL6251充电控制芯片的第21引脚和第22引脚连接电阻器PR151，主要用于检测电池的充电电流是否存在异常。电源适配器的输入供电经过充电控制电路中的场效应管、电感器和电容器的供电转换后，为可充电电池充电，整个过程由充电控制芯片控制。1.3待机电路和系统供电电路工作机制1．基本知识（1）待机电路笔记本电脑的待机电路是笔记本电脑在待机状态下，能够提供3.3V和5V供电的主板供电电路。当笔记本电脑的主板有电源适配器或可充电电池接入时，待机电路就已经开始工作。待机电路将保护隔离电路输出的十几伏供电转换为3.3V和5V的待机供电，输送给主板上的芯片组、EC芯片、主机电源开关键等各种需要待机电压的芯片、电路和相关设备，为笔记本电脑的开机做好准备。常见的待机电路可由线性稳压器芯片、电容器和电阻器等电子元器件组成，也可以由电源控制芯片、场效应管、电容器、电感器和电阻器等电子元器件组成。在待机电路的设计上，不同厂商和型号的笔记本电脑也是有一定区别的，在具体的笔记本电脑检修过程中，可根据故障笔记本电脑的上电时序判断、分析其待机电路的构成及其输出的供电。笔记本电脑的待机电路是笔记本电脑能够正常启动的基础，在很多笔记本电脑的检修过程中，都需要首先对待机电路进行检测，以确定故障原因的范围。所以，掌握待机电路的工作原理是十分重要的。（2）系统供电电路笔记本电脑的系统供电电路也是笔记本电脑主板上十分重要的供电转换电路，与待机电路不同的是，系统供电电路是在笔记本电脑开机过程以及运行过程中，为笔记本电脑的各种芯片、电路以及相关硬件设备提供3.3V和5V的供电。笔记本电脑的系统供电电路开始正常工作后，会将保护隔离电路输送的十几伏供电转换为3.3V和5V的系统供电。笔记本电脑主板上的很多芯片、电路和相关设备都需要这两种供电才能正常运行。笔记本电脑的系统供电电路通常采用开关稳压电源电路，其主要由电源控制芯片、场效应管、电容器、电阻器和电感器等电子元器件组成。一台笔记本电脑的待机电路和系统供电电路的关系是十分密切的，在很多情况下都需要先认清待机电路的结构和原理，才能进一步分析该笔记本电脑的系统供电电路。笔记本电脑的待机电路和系统供电电路是笔记本电脑的开机过程和正常运行的基础，这两种电路内的电子元器件损坏或出现虚焊、脱焊等问题时，通常会造成笔记本电脑不能正常开机启动以及自动重启等故障。2．电路分析（1）线性稳压电源型的待机电路如图3所示为LP2951和G913两个线性稳压器组成的笔记本电脑待机电路图。从保护隔离电路输出的十几伏供电DCBATOUT由线性稳压器LP2951的第8引脚输入，经过芯片内部电路的转换后，从其第1引脚输出名为5VAUXS5的5V待机供电，提供给笔记本电脑在待机状态下需要5V待机电压的芯片、电路和相关设备。5VAUXS5的5V待机供电输出后，会通过线性稳压器G913的第3引脚进入该芯片内部，经过线性稳压器G913内部电路的转换后，会输出一个名为3D3VAUXS5的3.3V待机供电，提供给笔记本电脑在待机状态下需要3.3V待机电压的芯片、电路和相关设备。从电路图中可以看出，待机电路将保护隔离电路提供的十几伏供电转换为5V和3.3V的待机供电，整个转换过程的核心是电路中的线性稳压器。同时也可以看出，线性稳压电源类型的待机电路结构简单，而且所需的电子元器件数量非常少。（2）开关稳压电源型的待机电路和系统供电电路ISL6237电源控制芯片是一款多功能、高集成和高效率的电源控制芯片，被广泛应用于笔记本电脑主板的供电电路中。ISL6237电源控制芯片具有输入电压幅度宽（5.5～25V）、软启动和软停止、热关断、双固定1.05V/3.3V和1.5V/5.0V输出或可调0.7～5.5V和0.5～2.5V输出等特点，如图4所示为ISL6237电源控制芯片的引脚图和内部功能框图。ISL6237电源控制芯片内部集成脉冲宽度调制（PWM）控制器和线性稳压器，可用于驱动后级电路输出3.3V和5V供电，如图5所示为ISL6237电源控制芯片的应用电路图ISL6237电源控制芯片的第4引脚是芯片内部线性稳压器信号开启端。当第4引脚得到高电平的开启信号后，ISL6237电源控制芯片内部的线性稳压器功能模块开始工作，之后从ISL6237电源控制芯片的第7引脚输出名为VL的供电，VL供电主要为ISL6237电源控制芯片的相关引脚以及相关电路提供电源。ISL6237电源控制芯片的第14引脚和第27引脚的EN1端和EN2端是ISL6237电源控制芯片内部电路的信号开启端，当这两个引脚得到高电平的启动信号后，ISL6237电源控制芯片内部电路开始工作，并输出相关控制信号，驱动后级电路相关电子元器件开始进入工作状态。ISL6237电源控制芯片的第15引脚和第18引脚输出的控制信号主要用于驱动电路中的场效应管PQ13和场效应管PQ33，然后经过后级电路中的储能电感PL6以及滤波电容，最终将保护隔离电路提供的供电转换为5