2.1 笔记本电脑主板电源框架
本节的重点:
■ 通过学习掌握笔记本电脑主板上的各个单元电路及其之间的关系,掌握笔记本电脑主板上的关键测试点。
■ 通过学习能分析笔记本电脑主板各个单元电路的工作顺序。
2.1.1 电源框架结构图对维修的作用
根据点组成线、线组成面的道理,电子元件组成电路,电路组成笔记本电脑主板。芯片级维修就是要通过各个电路的测试点(具体到某个电子元件)判断出故障在哪一个电路,然后找出这个电路中哪个电子元件或芯片坏了,更换此电子元件或芯片修复故障。所以了解笔记本电脑电路主板电源框架结构图,可使我们对笔记本电脑主板电路供电系统有一个系统的了解:电源适配器和电池的电流通过笔记本电脑主板后都去了哪些电路,各个电路之间的关系,以及主板上的重要测试点。
2.1.2 主板电源框架结构图
迅驰一代笔记本电脑主板电源框架结构的示意图,如图2-1所示。
图2-1 迅驰一代笔记本电脑主板电源框架结构示意图
IBM T40的主板电源电路框图,如图2-2所示。
图2-2 IBM T40主板电源电路框图
戴尔D600的主板电源电路框图,如图2-3所示。
图2-3 戴尔D600主板电源电路框图
三星X05的主板电源电路框图,如图2-4所示。
东芝A6的主板电源电路框图,如图2-5所示。
1.电源适配器
电源适配器的作用是将220V的交流电转换成10V左右的直流电,为笔记本电脑整机供电。
电源适配器常见品牌及电压电流如下:IBM是16V/4.5A和20V/6A(T60),联想是19V/3.42A,惠普是18.5V/3.42A,戴尔是19V/3.42A,索尼是16V/4.5A和19V/3.42A,东芝是15V/4A和19V/3.42A。
图2-4 三星X05主板电源电路框图
图2-5 东芝A6主板电源电路框图
更换电源适配器或维修过程中的注意事项如下。
(1)电源适配器的输入(INPUT)电压在国内是220V、50Hz~60Hz,有部分国外的机器是110V、60Hz,此信息在笔记本电脑的D壳上有详细的标明。
(2)电源适配器的输出(OUT)有电压和电流,其中电压是固定值,而且笔记本电脑主板对电压的要求也比较高,上下超过2V之后就可能导致笔记本电脑不加电。曾经有人用19V的电源适配器为本来是16V电压的笔记本电脑供电导致不加电。联想、惠普、戴尔、三星、方正等品牌对电压要求较高,IBM相对来说要求低一些,本来是16V供电的用19V的电源也可以正常使用。特别说明,如果选择的电源比原来的高出太多,有可能会导致主板上元件烧坏。这里的电流是指电源输出的最大电流为4.5A的笔记本电脑在开机时,全负荷工作时的最大电流需求。在选择电源时电流上下1A左右也能用,但是如果选择电流小的电源,电源发热量会大,而且易损坏。
(3)电源适配器的接头,不同品牌或不同型号有差异,有圆形的、方形的,有带针的、不带针的,电源适配器的接头要与笔记本电脑主板上的电源接口相匹配,接口的引脚定义要一样。
2.保护隔离电路
保护隔离电路的作用是将电源适配器输出的电流安全地运送到笔记本电脑主板上的各个电路,在这个过程中它要对电压和电流进行检测、监控。当电压或电流过高时,它要切断电源,达到保护后继电路的目的。
(1)保护。保护隔离电路在接上电源适配器(未开机之前)的时候电压就会到达。为了防止在选用电源时电压过高,或者发生其他的情况导致电流剧增,对笔记本电脑主板后继电路产生影响,这个电路会自动切断供电。
(2)隔离。从图2-2~图2-5中可以清楚地看出,除了电源适配器为笔记本电脑主板供电之外,电池也为笔记本电脑主板供电。要实现无电源适配器时,电池放电;有电源适配器时电池不放电,就需要使电路有隔离作用。
3.待机电路
顾名思义,“待机”就是等待开机的意思,待机电路在开机之前就需要工作,它的作用是为主板上需要待机电压的芯片或电路提供电压,比如开机电路在开机之前就需要供电。南桥芯片集成了电源管理和开机功能。有部分机器是用线性稳压集成电路将保护隔离电路送来的电压转换成所需的3.3V和5V的直流电压。现在的大多数新机器都是直接将3V、5V单元电路产生的电压作为待机电压,如IBM T40笔记本电脑用3V、5V单元电路MAX1631 产生的3.3V、5V电压为需要待机电压的设备和芯片供电;惠普的DV1000系列笔记本电脑用3V、5V单元电路MAX1999产生3.3V、5V电压作为待机电压;宏碁4520系列笔记本电脑用3V、5V单元电路MAX1999产生3.3V、5V电压作为待机电压。
4.开机电路
从图2-2~图2-5中可以清楚地看到,开机电路由待机电路为开关提供电压。开机电路的作用,就是当按下开关,与南桥交换信息后,输出各种控制信号控制笔记本电脑主板上各个单元电路,包括3V、5V后继输出,南北桥内存显卡供电,CPU供电。
5.3V、5V单元电路
将从保护隔离电路送过来的电压转换为3.3V、5V的直流电,为主板上的芯片组(南桥、网卡、声卡、功放、BIOS)和外设接口(硬盘、光驱、USB口)供电,同时还为南北桥内存显卡供电单元电路和CPU供电单元电路的激放电路供电。
6.CPU供电单元电路
将从保护隔离电路送过来的电压转换成0.85~1.5V之间稳定的电压为CPU供电,CPU供电单元电路会根据不同的CPU自动进行调整,输出合适的电压为CPU供电。P4以上的CPU由于电压低,所以有很多都采取两相供电、增流,从而满足CPU的供电需求。
7.高压供电单元电路
将保护隔离电路送过来的电压,经高压板转换成300~1000V的高压电,点亮灯管,为液晶屏提供背光。高压板的工作受到笔记本电脑主板上显卡或I/O的控制,从而实现图像与背光同步。
8.充电管理电路
充电管理电路主要负责检测笔记本电脑电池是否存在,电池电量不满的时候充电,拔出电源适配器的时候,控制电池放电为主板的各个单元电路供电。充电时,将保护隔离电路送过来的电压转换成12V左右的电压为电池充电。
2.1.3 主板上的关键测试点
我们经常见到有的人维修了一天两天,还毫无头绪,找不到故障,更解决不了问题,真正的芯片级维修,对于一般的故障,用万用表测几下,几分钟内就能判断出故障。这和中医看病把脉是一样的,从人的脉搏上可以查出各个器官的问题,从而对症下药。所以掌握测试点对维修至关重要。
不同品牌的主板主要测试点是一样的,但是阻值可能有差异,这需要我们在维修中不断总结,不断积累。
维修中常用的两种办法如下。
■ 静态(指不接电源的情况下)测量关键测试点的对地阻值,通过阻值反映出相关的电路是否良好。操作方法为万用表的二极管挡,红表笔接地,黑表笔在测试点上。
■ 动态(接上电源的情况下)测量关键测试点的电压,通过电压是否正常来判断故障。操作方法为万用表的直流电压挡上,红表笔在测试点,黑表笔接地。
1.公共点关键测试点
对地阻值正常在 400~600Ω之间,它反映出主板各个单元电路的主供电是否正常,任何一个单元电路的主供电相连的元件有故障都会从这里反映出来,所以通过测试这一点可以快速检测笔记本电脑主板上的主供电是否有短路及微短路的情况。不管是短路还是微短路,都会导致保护隔离电路无法将电源适配器的电送到各个单元电路。常见的几种现象如下。
(1)公共点对地阻值为零。
这种情况为主供电严重短路,主板上所有与主供电相连的单元电路中的任意一个点都会短路。一般为主供电的滤波电容击穿或某个单元电路的一组MOS管全部击穿。
排除方法:要排除短路,需要将所有与主供电相连的滤波电容一个个地断开排查。根据笔记本电脑主板上的各个供电单元电路,可以看到南北桥内存显卡的供电单元电路,其中的1.25V、1.05V的电压比较低,虽然CPU的供电电压会更低,但是一般CPU供电的滤波电容的数量会比较多,一般在6个以上,有的甚至达20个,所以不容易击穿。当然也可以根据维修经验,快速地找出短路之处。戴尔D600主供电短路一般是CPU单元电路的滤波电容击穿,联想、惠普、方正等主供电短路一般为南北桥内存显卡供电单元电路的主供电滤波电容击穿。对于这类故障,在维修时只要找到引起短路的元件,更换之后,笔记本电脑就能恢复正常工作。
(2)公共点对地阻值为几十欧姆到一百欧姆。
这种情况下一般为与主供电相连的某个单元电路的一组MOS管损坏,高端MOS管击穿或阻值偏小所致。
排除方法:首先把与主供电相连的各个单元电路的电感都测试一遍,看哪个电感的对地阻值与刚才测的那个阻值接近,这个单元电路就是我们的重点排查对象,一般为高端MOS管击穿。需要特别注意,有部分供电单元电路的一组MOS管,是用一个单MOS管代替的,更换时,要看它的引脚定义是否一样,否则会把故障扩大。例如,IBM T40供电对地阻值为10Ω,一般情况下是内存供电的1.25V单元电路中的双MOS管损坏引起的。
(3)公共点的对地阻值为200Ω左右。
这种情况下一般是与主供电相连的单元电路的供电芯片微短路所致,也有可能是与主供电相连的供电单元电路的MOS管损坏所致,阻值偏低。
排除方法:把与主供电相连的各个单元电路中与主供电相连的MOS管的S极到D极之间的阻值都测试一遍,看看阻值是否正常。把与主供电相连的各个单元电路的供电芯片一一地拆装排查。一般情况下,南北桥内存显卡供电单元电路的供电芯片损坏的几率大,所以应该先拆此供电芯片。常见的供电芯片为MAX1845。
根据我们多年的维修实践总结出的以上三种情况是维修中常见的情况,注意在排查完毕之后,一定要将正常的电容、MOS管、供电芯片焊接好,不要短路、连焊,不要引起新的故障。
2.3V、5V单元电路的电感
3V、5V单元电路的电感正常的对地阻值在80~120Ω,也有极少数的电感对地阻值为几十欧姆依然可以正常使用。它们反映出与3V、5V 单元电路相连的所有的芯片组、各个单元电路、电子元件是否正常。所以通过这一测试点可以快速地判断3V或5V单元电路是否有故障(两个电感中任意一个短路会导致3V、5V 单元电路都不输出,微短路可能会输出,但是机器也只是加电不显示)。有以下几种常见现象。
(1)电感对地阻值为零。
这种情况说明3V或5V单元电路严重短路,与3V或5V单元电路相连的任意一个电子元件、芯片组都会引起这个故障。而且在短路情况下,测任意一点都短路。这时笔记本电脑主板上的3V、5V单元电路会处于保护状态,不工作。一般为滤波电容击穿,或芯片组的供电对地短路。
排除方法:将与3V或5V单元电路相连的电子元件、芯片组一一断开排查,也可以根据维修经验,先排查损坏故障率高的,如5V低端MOS管易坏、PC卡供电芯片、网卡芯片、声卡芯片等。
(2)电感对地阻值为7~30Ω。
这种情况说明3V或5V单元电路有微短路的地方,这时如果3.3V和5V电压能产生,那么微短路的芯片温度就会明显高一些。
排除方法:将与3V或5V单元电路相连的电子元件、芯片组一一断开排查,也可以根据维修经验,先排查损坏故障率高的,如MOS管、PC卡供电芯片,网卡芯片等。IBM R5系列和T4系列的若阻值为30Ω,则一般是南桥的问题。
3.CPU供电单元电路的电感
CPU 供电单元电路电感的对地阻值反映出与整个 CPU 单元电路相连的电子元件的工作情况。有两种情况,第一种是装上CPU时对地阻值正常,P4的CPU一般为20Ω左右,迅驰一代的为10Ω左右,迅驰二代的为7Ω左右,双核的一般为3Ω左右,特别注意,很多人测的时候听到蜂鸣都以为短路了,而实际上一定要去看具体的阻值是多少欧,才不会发生误判。第二种是不上CPU时,一般情况下为200Ω左右。
若对地阻值为零,则说明CPU的供电严重短路,有可能是CPU本身和CPU的供电芯片、CPU供电单元电路的MOS管,以及滤波电容、稳压二极管损坏引起的对地短路。特别注意,这个时候相当危险,CPU供电严重短路时接电会导致CPU被永久损坏。
排除方法:先拆下CPU,然后看阻值是否正常。如果拆下CPU阻值正常了,说明是CPU本身的问题;如果拆下之后故障依旧,则一般情况下是CPU供电的低端MOS管损坏。因此,通过断路法一一排查,很快就能找出短路的电子元件。
4.南北桥内存显卡供电单元电路的电感
南北桥内存显卡供电单元电路电感的对地阻值反映出南北桥内存显卡供电单元电路本身及南北桥显卡的工作情况,正常情况下对地阻值为几十欧姆到200Ω。不同的主板,使用不同的芯片组会有所区别。
(1)1.05V电感对地阻值:10~20Ω。
(2)显卡供电电感对地阻值:显卡档次越高,对地阻值越低。目前市场上主流的显卡对地阻值都在几欧姆到十几欧姆。
(3)内存供电电感(DDR一代、二代、三代)对地阻值:100~200Ω。
若对地阻值为零或对地阻值偏低,则说明供电单元电路本身的芯片、供电的MOS管、滤波电容或南北桥显卡芯片本身短路。
排除方法:先排除供电单元电路本身,主要是供电的MOS管和滤波电容;然后确定芯片组本身是否短路了。
5.充放电管理单元电路的电感
充放电管理单元电路电感的对地阻值反映出充放电电路的充电管理芯片和充放电单元电路的MOS管及滤波电容的工作情况。若充放电管理单元电路的对地阻值为零或偏低,一般是充放电管理单元电路的MOS管损坏引起的。
6.笔记本电脑主板上的开关
笔记本电脑主板上的开关是主板上待机电路的测试点,如果开关上有待机电压,说明待机电路工作正常,同时也说明笔记本电脑的保护隔离电路工作正常。如果开关上有电压,我们可短接开关试一下能否正常加电,如果可以,说明开关损坏,这样就节约了我们的维修时间。
2.1.4 主板供电顺序
1.笔记本电脑主板电路接上电源、在不按开关时就已经工作的电路
电源适配器输出的电压经保护隔离电路到达待机电路,同时送到主板上各个单元电路,由于各个单元电路这时还没有收到开机电路的控制信号,所以不会工作。待机电路不需要任何控制,就会将主供电电压转换成3.3V或5V输出为开关提供高电平(等待开机)。
2.笔记本电脑主板电路在按下开关后电路工作的顺序
笔记本电脑接上电源适配器,在按下开关之后,首先工作的是开机电路,开机电路输出控制信号,控制3V、5V单元电路工作,3V、5V单元电路正常工作后会为南北桥内存显卡供电单元电路及CPU供电单元电路5V的激放电路供电,然后南北桥内存显卡供电单元电路开始工作,最后是CPU单元电路工作。
2.1.5 故障现象
笔记本电脑的故障现象主要归纳为两大类:供电电路故障和信号故障。供电电路的故障最常见的就是不加电,主要是由供电系统引起的。信号电路的故障最常见的就是加电不显示,是由信号系统的故障引起的。供电系统和信号系统两者之间有相互联系的关系。信号系统的芯片组短路会导致供电系统不正常,比如南桥或CPU严重短路会导致不能加电;南北桥或CPU的供电不正常会导致不能处理信号,从而导致加电不显示。
不加电是指按下电源开关,机器没有任何反应,电源指示灯不亮,硬盘指示灯不亮,CPU风扇不转。也就是说,3.3V、5V电压不能正常输出。
加电不显示是指按下电源开关后,电源指示灯显示亮,硬盘指示灯不亮且有明显的转动,CPU风扇转,但是液晶屏不显示,外接VGA显示器也不显示。