2.3.3 主板元件分类介绍
1.电阻元件
电阻是电脑主板上最常见的电子元件之一,其重要性无须再加以说明。它的规格有分立电阻和并立的排阻两种,通常无极性之分。排阻可以简单地理解为若干个分立电阻的排列,如图2-72所示。
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图2-72 主板分立电阻元件视图
下面分别介绍电阻在电路中的功能。
1)信号上拉功能
如图2-73所示线路中,当INTRUDER#信号为高阻抗时,电阻R143中几乎没有电流流过,在没有压降的情况下,电阻信号端输出表现为高电平;当INTRUDER#信号为低阻抗时,电流流经电阻产生压降,电阻信号端输出表现为低电平。
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图2-73 信号上拉电阻在线路图中的应用
2)分压功能
如图 2-74 所示线路中,A 点输出电压大小 V o =1.8× R 29 /( R 28 + R 29 )=1.8×150/(150+150)=0.9(V)。
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图2-74 分压电阻在线路图中的应用
3)限流功能
限流电阻通常都是阻值很小的精密电阻,通过电流流经电阻时产生的电压差为集成IC侦测输入、输出电流的大小。如图2-75所示线路中,可以计算出流经电阻 PR27 的电流 I =( V IN1 -V IN2 )/PR27。
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图2-75 限流电阻在线路图中的应用
4)信号导通、阻抗匹配及降压功能
此类电阻从主板电气特性上表现为在电压、信号传输时存在一定阻抗的导体。如图2-76所示线路中,信号DDR_SDQ7经过阻值为 10Ω的排阻 RP6 串接后,变为DDR_DQ7并接入内存卡槽。
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图2-76 阻抗匹配电阻在线路图中的应用
5)信号下拉功能
利用信号下拉电阻将某些电压、信号连接到地,可使被控制点在常规系统状态下处于低电平能量的稳定状态。如图2-77所示线路中,LAN_RST#复位信号经由电阻R144串接到地,确保其一直维持低电平复位状态。
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图2-77 信号下拉电阻在线路图中的应用
2.电容元件
毫无疑问,电容是笔记本电脑主板上数量最多的元件种类。在每一个集成芯片附近或电压输出端都能见到大量排列的电容元件,如图2-78所示。它们主要肩负着系统电源、信号滤波、信号耦合和存储电能等功能。主板上自举升压电源模块通常会利用电容的储能特性。
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图2-78 主板上电容元件分布视图
极性电容通常都是较昂贵的钽介质电解电容。排容同排阻一样,也可以认为是若干分立电容的排列。
1)滤波功能
如图2-79所示,这些并行排列的电容主要起着滤波功能。同时,这些电容器就像水库一样,具有储存和释放电流的作用,它们对电压SMDDR_VTERM的稳定输出起着非常重要的作用。
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图2-79 主板上滤波电容分布视图
如图2-80所示为滤波电容在线路原理图中的应用。
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图2-80 滤波电容在线路图中的应用
2)耦合功能
耦合电容具有对某些频率段的信号“导通”,而将其他频率段的杂讯和直流电信号“拒之门外”的功能。此特性经常被用在系统模拟音频信号输出端口。如图2-81所示为电容C509、C511在线路原理图中的应用。
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图2-81 耦合电容在线路图中的应用
3)储能功能
如图2-82所示,电容PC103能够交替存储和释放电能,以满足相关线路的功能应用。
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图2-82 储能电容在线路图中的应用
3.电感元件
普通电感元件具有直流电阻阻值为零的阻抗特性。换句话说,稳定的直流电压可以无阻碍地通过电感元件。当电路中串扰有杂讯时,电感可以利用其储能的特性,将干扰信号“吃掉”。所以,在主板上不同的电压源输入端通常会串接电感元件,以配合电容滤波,尽可能地使输入电压稳定可靠。如图2-83所示为常见电感元件在笔记本电脑主板上的应用。
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图2-83 电感元件在主板上的应用
1)滤波功能
如图2-84所示,电感PL3在线路原理图中,主要对芯片PU5供电电源VIN起滤波作用,以确保PU5能获得稳定的电源输入。
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图2-84 滤波电感在线路图中的应用
2)防EMI功能
如图2-85所示,USB端口防EMI的电感线圈元件CML3,能够有效地消除USB设备在热插拔时瞬间产生的干扰信号。
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图2-85 防EMI电感在线路图中的应用
3)储能功能
如图2-86所示,为电感PL13在开关电源(Pulse Width Modulation,PWM)中完成交流方波电压转直流储能、滤波功能的应用。此类应用在笔记本电脑主板电源产生模块线路中非常普遍。
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图2-86 储能电感在线路图中的应用
4.二极管元件
二极管元件在笔记本电脑主板中有着广泛的应用。通常可利用其单向导通、降压、发光及稳压等功能特性,来满足主板线路的不同功能应用,现分别阐述如下。
1)单向导通功能
如图2-87所示,利用二极管的单向导通特性,电压可以由二极管PD10左侧的VA1端传输到VA端。反过来,VA端的电压则无法通过PD10传输到VA1端。二极管图示“箭头”所指的方向,即为二极管正向导通的方向。
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图2-87 单向二极管在线路图中的应用
2)降压功能
可以利用二极管的反向击穿特性来实现“降压”的目的。如图2-88所示,十几伏的BATT+电压经过PD14二极管元件降压后,传输到第2PIN,只有几伏的电压,它为主板COMS电池提供充电电压源。此类功能应用多采用肖特基二极管。
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图2-88 降压二极管在线路图中的应用
3)发光功能
加入特殊材料后的发光二极管具有通电后“发光”的特性。如图2-89所示,当PWR_LED#信号为低电位时,名称标示为“LED5”的发光二极管两端会有电压差,电流流过二极管时就会产生发光的现象;反之,如果PWR_LED#为高电位,发光二极管两端由于没有电压差,就不会有电流流经发光二极管,此时二极管不会亮。不同材质的发光二极管,在其通电时发光的颜色可能不相同。
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图2-89 发光二极管在线路图中的应用
4)稳压功能
二极管的反向击穿特性还可以有“稳压”的功能,如图2-90所示,SM_DAT和SM_CLK信号电压值分别被钳制在一定的电压范围之内。
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图2-90 稳压二极管在线路图中的应用
5.三极管元件
三极管种类繁多,从材质上分,可分为硅材料管和锗材料管;按照类型分,又可以分为晶体三极管(含NPN和PNP型)和MOS管(含N沟道增强型和P沟道耗尽型)。其中,MOS管从元件封装上分又有图2-91所示3PIN的,也有图2-92所示8PIN的。8PIN的MOS管在电气连接上和3PIN的MOS管相同,引脚多主要是从更好地散热等方面考虑。同时,要注意8PIN MOS管的安装方向,千万不要弄错了。
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图2-91 3PIN三极管
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图2-92 8PIN三极管
三极管在笔记本电脑主板电路上几乎都用于实现逻辑开关功能,而且绝大部分是高电平导通的NPN、N型沟道三极管。
如图2-93所示,元件符号第4PIN栅极“箭头”朝外,为N沟道MOS管。当MAINON信号为高电平时,MOS管导通,即1.8VSUS电压转换为1.8V;当MAINON为低电平时,MOS管截止。此外,图2-93中还有一个“二极管”标示的符号,它表示PQ39的第1~3PIN和第5~8PIN可以无条件地正向导通。
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图2-93 N沟道MOS开关管在线路图中的应用
如图2-94所示,元件符号第4PIN栅极“箭头”朝里,为P沟道MOS管。当MAINON#信号为高电平时,MOS管截止;当MAINON#为低电平时MOS管导通,即1.8VSUS转换为1.8V。此外,图2-94中还有一个“二极管”标示的符号,它表示PQ21的第1~3PIN和第5~8PIN可以无条件地正向导通。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/28/75/CmRaIV-XyFWEDjc8AAAAAMj-T0o693867461.jpg?v=O3hS_DCN&t=CmRaIV-XyFU.)
图2-94 P沟道MOS开关管在线路图中的应用
如图2-95所示,元件PQ33符号的第1PIN发射极“箭头”朝外,为NPN型晶体管。当MAINON信号为高电平时,晶体管导通,VO输出电压被拉低,输出低电平;反之,当MAINON为低电平时晶体管截止,VO输出为高电平。
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图2-95 NPN型晶体管在线路图中的应用
如图2-96所示,元件PQ35符号的第1PIN发射极“箭头”朝里,为PNP型晶体管。当MAINON#信号为高电平时,晶体管截止,VO输出电压为高电平;反之,当MAINON#为低电平时晶体管导通,VO电压被拉低,输出为低电平。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/72/7A/CmQUOV-XyFWEYxw_AAAAABGvYwE093702343.jpg?v=wF1OxBvg&t=CmQUOV-XyFU.)
图2-96 PNP型晶体管在线路图中的应用
6.耦合电感元件
如图2-97所示为电脑主板上的电感耦合线圈PT1,它具有普通电感的储能、滤波功能,同时还有耦合升压的作用,以便为相关电源芯片产生更高的输出电压。其4个引脚之间的直流阻抗都为零,即两两相互导通。
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图2-97 耦合电感在主板上的视图
如图2-98所示,为图2-97所示耦合电感PT1在笔记本电脑主板线路原理图中的实际应用。
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图2-98 耦合电感在线路图中的应用
7.熔断器元件
过流熔断器的功能非常简单,当通过它的电流超出其额定值一定范围时,便会自动熔断,形成开路状态,断开负载的电源,以保证用电模块不受损坏。此外,部分熔断器元件还具备“自愈合”的特性,在其熔断后,一旦供电电流恢复正常时,它又能够自动恢复正常导通的工作状态。如图2-99所示为熔断器F1在笔记本电脑主板上的应用。
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图2-99 熔断器在主板上的应用
如图2-100所示为图2-99所示熔断器元件F1在笔记本电脑主板线路原理图中的实际应用。
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图2-100 熔断器在线路图中的应用
8.晶振元件
晶振元件的功能单一,就是为各个功能芯片的时钟模块提供基准时钟频率信号。常见的晶振元件基准的时钟频率有32.768kHz、14.318MHz和25MHz等几种,如图2-101所示。石英晶振具有稳定性高、误差小的特点,当然价格也较昂贵。考虑到成本因素,也有采用管状晶振的,但它的稳定性相对较差。
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图2-101 常见石英晶振在主板上的应用
32.768kHz石英晶振在笔记本电脑线路原理图中的应用如图2-102所示。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/72/7A/CmQUOV-XyFWEWVVHAAAAADpi98Q218935922.jpg?v=slW9u0sf&t=CmQUOV-XyFU.)
图2-102 晶振在线路图中的应用
9.短接点
如图2-103所示,短接点PJ9的作用是将断开的导线通过焊锡连接起来,形成一个完整的导电通路。在进行主板电路故障诊断时,可以方便地将其断开,以缩小问题分析的范围。此外,有些笔记本电脑主板上还预留有CMOS模块供电复位短接点,在需要清除CMOS设置信息时,可以用镊子等短接工具直接短接其在电脑主板上的短接点。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/72/7A/CmQUOV-XyFWEfIkUAAAAAOykErk648037446.jpg?v=V5UGo8XK&t=CmQUOV-XyFU.)
图2-103 短接点在主板上的应用视图
短接点PJ9在笔记本电脑线路原理图中的应用如图2-104所示。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/72/7A/CmQUOV-XyFWEX5njAAAAACQaGv0052449660.jpg?v=l64JhV8h&t=CmQUOV-XyFU.)
图2-104 短接点在主板上的应用线路图
10.开关元件
电子开关主要有两种类型,一种是触点型,另一种是选择型。其本质上都是形成信号的短接功能。主板电路信号短接时间的不同,其可能向系统传递的信息含义也不相同。例如,电脑电源开机按钮,轻按一下,可以实现开机的功能,但如果长按4s以上的时间,则可能是向电脑主机传递强行关机的命令。如图2-105所示为控制蓝牙模块的选择型开关SW1在电脑主板上的应用。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/28/82/CmRabl-XyFWEISD8AAAAANvE_tQ552034062.jpg?v=QrScaPd6&t=CmRabl-XyFU.)
图2-105 选择型开关SW1在主板上的应用
针对图2-105所示SW1在主板上的视图,可以进一步查看其在笔记本电脑线路原理图中的应用。当SW1短接到“地”时,RF_SW#信号低电平有效,蓝牙模块将被关闭,如图2-106所示。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/28/75/CmRaIV-XyFWEHl-2AAAAAH00dDA516918439.jpg?v=0PF_ZiES&t=CmRaIV-XyFU.)
图2-106 SW1开关在线路图中的应用
11.CMOS电池
每一块电脑主板上都应该有一个CMOS电池,目的是为CMOS功能模块内的RAM存储空间和时钟晶振元件提供不间断的电源,从而保证CMOS相关设置信息,如日期、时间等,即使在移除系统电池和外接适配器电源的情况下也不至于丢失。如图2-107所示为典型主板上的CMOS电池。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/28/75/CmRaIV-XyFWEOhGmAAAAAOKZZ5g493943166.jpg?v=jM7hSYhO&t=CmRaIV-XyFU.)
图2-107 主板上的CMOS电池
CMOS电池在主板线路原理图中的典型应用如图2-108所示,即产生3V左右的3VRTC主板RTC模块工作电压。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/28/82/CmRabl-XyFWEeKpsAAAAALr18-M509712579.jpg?v=nsIMQjpS&t=CmRabl-XyFU.)
图2-108 CMOS电池在线路图中的应用
12.主板主要集成功能芯片
如图2-109所示为电脑主板系统中具有核心功能的集成芯片,分别承担不同的系统功能模块信息运算、处理,后续章节中将分别讲述。
![](https://bookbk.img.zhangyue01.com/group61/M00/72/2A/CmQUOF-XyFWEJky4AAAAAGEg7xw674034433.jpg?v=H7GqQ5Xt&t=CmQUOF-XyFU.)
图2-109 核心功能集成芯片典型视图