CPU供电电路原理及检修
一、CPU供电电路原理
CPU供电电路通常采用PWM开关电源方式供电,即由电源管理芯片根据CPU的电压需要,向MOS管发出脉冲控制信号,控制MOS管的导通和截止,再通过电感储能、电容滤波,向CPU输出稳定的核心工作电压。
当电脑开机后,ATX电源会输出各路电压供给主板,同时也输出+5V(或+12V)电压给电源管理芯片。接着ATX电源检测到各路电压都正常的情况下(指各路负载正常,没有短路等),第八脚会输出PG信号(为高电平,比其它电压大约延时0.5秒左右),此信号经过主板处理后会送到电源管理芯片的PGGOOD引脚。电源管理芯片在接收到PG信号后,内部开始工作,然后根据CPU提供VID信号,向MOS管输出相应的PWM脉冲控制信号(脉冲信号的宽度决定MOS管输出电压的高低),控制MOS管轮流导通和截止,输出CPU所需要的电压。但此时的电压是脉动的矩形波,所以后面需要串接电感和并接电容,目的是为了把脉动直流滤波成平滑稳定的直流,以供给CPU工作。
二、CPU供电电路组成
1)  电源管理芯片
电源管理芯片负责识别CPU电源幅值,推动后级电路进行功率输出,常用电源管理芯片的型号有:HIP6301ISL6537RT9237ADP3168KA7500TL494等。
HIP630X系列芯片是比较典型的电源管理芯片。由著名芯片设计公司Intersil设计。它支持两//四相供电,支持VRM 9.0规范,电压输出范围是1.1V ~ 1.85V,能以0.025V的间隔调整输出,开关频率高达80kHz,具有电流大、纹波小、内阻小等特点,能精密调整CPU供电电压。
2)  电感线圈
电感线圈是由导线在铁氧体磁芯环或磁棒上绕制而成的。有线圈式、直立式、和固态式等几种。CPU供电电路中电感线圈主要包括两种:
滤波电感:对电流进行滤波。
储能电感:它和MOS管、电容配合为CPU供电。另外根据线圈蓄能的特点,实际电路中常利用电感和电容组成低通滤波系统,过虑供电电路中的高频杂波,以便向CPU干净的供电电流。
3)  滤波电容
CPU供电电路中的电容主要是电解电容,在电路中电容具有隔直通交的特点。其作用包括:
滤波:大部分都用在直流转换后的滤波电路中,利用其充放电特性,在储能电感的配合下,将脉冲直流电变成较为平滑的直流电。一般大容量的电容适用于滤除低频杂波,而小容量的电容滤除较高频杂波的效果比较好。
去耦:防止信号在电路间串扰。
耦合:用于将两个电路的直流电位进行隔离时使信号在电路间传送。
4)  MOS管(MOSFET
MOS管是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 的简称。具有开关速度极快、内阻小、输入阻抗高、驱动电流小(0.1uA左右)、热稳定性好、工作电流大、能够进行简单并联等特点,非常适合作开关管使用。通常其两侧
的引脚为源极(S)和栅极(G),中间的引脚为漏极(D)
MOS管在供电电路中的作用:在电源管理芯片脉冲信号的驱动下,不断地导通和截止,然后将ATX电源输出的电能储存在电感中,然后释放给负载。在主板供电电路中,MOS管性能和数量,通常决定着供电电路的性能。
5 上下管的判断方法:
1.万用表的一支表笔点在CPU电源4Pin座黄线(12V),另一端在MOS管的三个引脚上分别点动,如有一个引脚相通(蜂鸣器会响),则此管为上管;如都不通,则为下管。
2.万用表的一支表笔点地,另一端在MOS管的三个引脚上分别点动,如有一个引脚相通(阻值须为0),则此管为下管;否则为上管。
三、单相CPU供电电路
该电路由输入、输出和控制三部分组成。输入部分由一个电感线圈和一个电容组成;输出部分同样也由一个电感线圈和一个电容组成;控制部分则由一个PWM控制芯片和两个MOS管(MOS-FET)组成(如下图)。
以上是单相供电原理。目前CPU的功耗逐渐增大,由于单相供电最多能输出30A左右的电流,早已不能满足需求,为了增大输出电流,在输出端并联了一相或几相电路。俗称两相供电、三相供电以及多相供电。
判断几相供电主要是看输出部分有几个电感。标准的供电模块一般是由1个线圈+2MOS组成一相电路。也就是说,一个电感加上两个MOS管就是一相,两个电感加上四个MOS管就是两相,三个电感加上六个MOS管就是三相。依次类推,N相也就是N个电感加上2NMOS管,当然也有特殊的时候。
检修CPU主供电电路的时候,只要会单项中的原理,多项供电检修也是一样的。
CPU电路损坏的常见现象:电解电容漏液,MOS管击穿,电源芯片损坏。
当看到CPU旁边的电解电容鼓包漏液,电容防爆槽爆开,接到这样的主板,首先就是将鼓包漏液的电容进行更换,更换的耐压值可以大一点,容量误差不要超过20%
在主板插上CPU以后,测示卡显示的是FF00,那就证明CPU没有工作,CPU没有工作,第一个检查的就是它的工作条件——供电 主板上的所有设备,要想保证其工作稳定或工作正常,首要问题就是它的动力源也就是供电源必需,其次检查时钟和复位是否正常。
MOS管的D极电压就可以知道主供电是否正常。因为它不是上管的12V,就是下管的1.0V2.0V(视不同的CPU而定)。其实电解电容的正极和输出电感上也可以测到,但万用表笔尖
不好点,所以我一般不用。
那上管和下管怎么判断呢?告诉你一个简单方法,断电后我们将万用表打到蜂鸣档,量MOS管三个脚的对地阻值,有两个脚响的是下管,只有一个脚响的是上管(注意:上管如果击穿了这方法不适合)。因为上管的S极与下管的D极是相连的,到一相中的一个,我们就可以根据这个原理到另一个。大都上下管是紧挨在一起的,看也看得出来,其实是不用量的。
CPU主供电电路常坏是电源控制芯片和MOS管以及R1限流电阻,一般CPU供电中1.5V2.5V主供电都无输出时,电源控制芯片坏的可能性最大,如果只有其中一项输出不正常,则是输出此项的MOS管坏的最多(如Q31.5V输出)。
一般在1.52.5V都有情况,主供电如果没有,一般是Q1Q2D1损坏比较多。在有2.5V主供电的情况下,如果1.5V没有,百分之八十是控制1.5V输出MOS管损坏;如果只有2.5V不输出的话,与修1.5V同样;如果1.5V2.5V主供电同时没有,而且电源芯片供电正常时(12V5V),百分之八十是芯片坏了。
四、无CPU电压检修思路
1.VCORE对地是否短路或对12V短路。
2.测电源芯片周边10欧以下的电阻阻值是否正常。
3.根据芯片脚位定义查供电12V5V是否正常。
4.EN信号是否为正常的高低电平。
5.VID线路是否正常。
6.更换电源管理芯片。
7.更换周边贴片电容,如有对照板打芯片阻值,可修复疑难问题。
根据供电CPU内核电压来判断故障
1)无电压
A、场效应管坏,开路或短路
B、滤波电容短路(电解电容)
C、电压IC无输出、无12V供电、电压IC坏、断线
2)电压低或高
ACPU工作电压相关线路有轻微短路
B、场效应管坏了一个,输出电压也会变低
C、反馈电路无作用
D、电压IC输出电压低
由于主供电电路中的采用的是多项并联的关系,它每单项的供电,单项MOS管损坏,都会导致整个CPU供电电路的不稳定。所以在检修中不要盲目的去拆焊供电电路中的MOS管,可用断路法来排除,首先将场效管断开一组(如将电感开一个脚),然后再判断其好坏。
五、CPU供电不正常检修方法
当我们测MOS管的D极,发现Vcore电压为0时,我们就要开始检修CPU主供电了。
第一步:用感官去判断。
电解电容漏液,MOS管击穿发烫,电源芯片击穿发烫是CPU主供电电路损坏常见的现象。当CPU主供电不正常时,我们首先就要手去触摸MOS管、电源芯片有无发烫,用眼看电解电容有无漏液等,这样会起到快速查出故障的效果。
第二步:检查场MOS管(上管)的三个极。
上管的三个极分别是输入端12V,控制端37V,输出端1.11.9V(据不同的CPU而定)。
1先量Vcore对地阻值是否正常,有无短路。阻值正常,说明输出端没问题,问题在控制端或输入端。如不正常,查原因。不上CPU的阻值为30欧左右,上CPU的阻值为10欧左右。
2、量MOS管的G极控制电压35V(有的有7点多伏)是否正常。个别MOS管的G极电压没有,场效应管坏,G极电压都没有,电源芯片无工作或损坏。如控制电压正常,再查输入端。
3、量测上管D极的12V是否正常。它是由ATX电源的4Pin端子黄线直接提供。如果不正常,量此点的对地阻值,看是否有短路现象,进而到故障元件。
4、更换Mos管。输入与控制都正常,输出不正常(没有或偏低),只有换MOS管了。
第三步:检查电源芯片的工作条件是否正常。
G极控制电压不正常,我们要查电源IC的工作条件是否具备。首先测电源芯片的供电12V5V是否正常,它是由ATX电源提供,如果没有供电,查相关线路。然后测PG电源好5V(电源灰线),如果不正常,更换与电源灰线相连的芯片。
第四步:如以上都正常,我们就直接更换电源芯片。
注意:如果Vcore输出电压偏低,一般是个别MOS管损坏,在更换时,我们最好成对的更换。电压偏小也有可能是反馈电阻不正常。
如果输出电压偏高,我们就要查VID线路是否正常,有的CPUCPU座接触不良会造成偏高,还有反馈电阻不正常也会造成。
MOSG极对地阻值也是一个关键测试点。将红表接地,黑表笔接G极,所有MOS管的阻值要一样,反过来将黑表笔接地,红表笔接G极,所有MOS管的阻值也要一样。如哪个不一样,就是哪个坏,直接更换。
CPU不工作,测试卡只跑00CF开机时主机响C0FF等。不能跑到C1,我们首先就要查CPU的主供电是否正常。
但有些朋友还问,为什么CPU供电都正常了,为什么测试卡还是跑FF00呢,为什么CPU还没有工作呢?这可就要按我们的维修规则了,先修供电,再修时钟,后修复位。
就算你CPU供电正常了,但时钟不正常或复位不正常,也会导致CPU不工作南桥没供电,供电偏高或偏低,也会导致CPU不工作。北桥没供电,供电偏高或仿低,也会导致CPU不工作。南桥、北桥虚焊、不良,也会导致CPU不工作内存没供电也会导致CPU不工作(相对板来说)。CPU座的数据线,如果有一条和北桥开路,或短路,也会导致CPU不工作。最好有一个CPU灯座,放到CPU插座上,一通电,就知道哪条数据线开路,短路等,总比你一根根的去量CPU的数据线。CPU频率跳线不对,也会不工作。BIOSCPU也会不工作,对于CPU不工作的原因还有很多,这些需要大家在维修经验中慢慢总结。