Нет дежурного питания на материнской плате

Обновлено: 05.07.2024

Некоторые аспекты управления питанием

Данная статья не является обзором нового продукта, серьезной аналитикой или репортажем с места события. Точнее всего ее жанр можно определить как «Хозяйке на заметку», так что многие пользователи не найдут в ней для себя ничего нового, а кому-то описанные в ней вещи покажутся слишком тривиальными для того, чтобы на их описание приходилось тратить время. Однако, как показала практика, подобные статьи нужны, поскольку позволяют снять немало на первый взгляд глупых, но отравляющих жизнь пользователя, вопросов. В нужности подобных заметок я уже убедился, когда разобрался со, скажем так, не всегда адекватным поведением популярного файлового менеджера Total Commander совместно с внешними USB-накопителями: статья написана почти три года назад, а благодарности за нее по почте мне приходят до сих пор (а опыт показывает, что, если уж человек не пожалел времени на то, чтобы сказать «Спасибо!» по почте, значит затронутый вопрос успел попортить ему немало крови). Поэтому я и решил написать нечто подобное :)

АТХ и обработка пропадания питания

А теперь вернемся к основной теме нашего повествования.

«Проклятие» ACPI-кнопок

Откройте апплет «Электропитание» «Панели управления». Выберите вкладку «Дополнительно». Именно с ее помощью можно настраивать поведение кнопок управления питанием. Замечу, что их наличие и количество система определяет корректно.

Вот это скриншот с рабочей машины, где на клавиатуре есть кнопки «Power» и «Sleep».

Внедрение USB как способ запутать ситуацию

Должно работать, но не хочет

А в случае проводных устройств все проблемы так или иначе связаны именно с питанием, благо им больше взяться неоткуда. Как я уже говорил, дежурная линия достаточно слабая, если на нее навесить много компонент, может и не выдержать. При этом устройство работать будет в те моменты, когда компьютер включен (благо в данном случае эта линия несколько разгружается за счет того, что с нее «снимают» часть компонентов материнской платы), а вот включаться компьютер не будет. Например, такое часто бывало на первом этапе внедрения PS/2, когда многие пользователи в целях экономии использовали старые АТ-клавиатуры со специальным переходником. Переходник был абсолютно пассивным, но вот все подобные вещи несколько миллиампер «воруют», а именно их могло и не хватать в конкретном случае. Впрочем, сегодня такие переходники уже экзотика, но вот двухстандартные клавиатуры, обычно комплектующиеся переходником USB-PS/2, нет. Последний аналогичные проблемы вызвать теоретически тоже способен. На практике с этим мне сталкиваться не доводилось, ввиду того, что энергопотребление современных периферийных устройств в несколько раз ниже, чем у «старых» АТ-клавиатур, так что им и того, что достается, чаще всего «хватает», однако «не встречал проблем» не означает «проблем не бывает», так что это тоже стоит иметь ввиду.

И еще одно тонкое место, появившееся после перехода клавиатур на USB. Дело в том, что производители все чаще размещают в них пассивные USB-хабы, которые тоже являются весьма активными потребителями электроэнергии. Особенно относительно старые их модели, не умеющие динамически подстраивать питание на портах, так что запрашивающие у компьютера всегда по максимуму. В данном случае клавиатура легко способна требовать 300-400 мА, что ей могут и не обеспечить.

Итого

Неисправные блоки питания при ремонте компьютеров, как правило просто заменяют новыми. Дело в том, что стоимость ремонта компьютерных блоков питания начального уровня сопоставима, а то и превосходит покупку нового, потому и нет особого резона заморачиваться. Но бывают и исключения.

К примеру, в свободной продаже попросту не найти блоки питания для корпусов формата mini-ITX. Я уже касался этой темы когда рассказывал про большие проблемы с маленькими mini-ITX и о самостоятельный ремонте импульсного блока питания компьютера .

Прошлый ремонт такого нестандартного блока питания CFI-S150X оказался довольно простым, достаточно было заменить неисправный варистор, который выбило в результате скачка напряжения. Он прекрасно показал себя в деле, защитив блок питания компьютера от выгорания. Если слово «варистор» вам не знакомо, оправляю вас к предыдущей статье , дабы не повторяться.

В этот раз мне в руки попался блок питания POWER MAN IP-AD160-2 (используется в корпусах Inwin) и тут всё оказалось гораздо сложнее, особенно для меня, как начинающего радиолюбителя. Взялся за данный ремонт на ради денег, а чтобы попрактиковаться и прокачать собственные навыки.

Опишу проблему. При подключении блока питания к сети (всегда подключаем неисправное устройство к сети через лампочку), дежурка +5VSB стабильно показывает 5.06V, то есть как и должно быть:

Проверка дежурного напряжения 5V компьютерного блока питания Проверка дежурного напряжения 5V компьютерного блока питания

После запуска блок питания (замыкаем зелёный контакт PS-ON на общий чёрный провод) дежурка начинает «скакать» (0. 3.9V). На линиях 3.3V, 5V и 12V наблюдаются аналогичные пляски, но в других диапазонах. То есть блок питания пытается запуститься и тут же уходит в защиту, и так до бесконечности. Чтобы было немного понятнее что и где мы меряем, приведу картинку с распиновкой разъёма ATX:

Что такое дежурка и ШИМ?

«Дежуркой» называют дежурное питание (+5V), которое всегда присутствует на материнской плате и используется для питания схемы включения (свечение зелёного светодиода на материнской плате компьютера показывает, что на неё подаётся дежурное напряжение с блока питания).

ШИМ — это аббревиатура, обозначающая Широтно Импульсную Модуляцию. В блоке питания используется микросхема, для управления рабочими напряжениями 3.3V, 5V и 12V и там применена данная технология, поэтому на сленге её просто называют ШИМ.

В данном блоке питания используется микросхема ШИМ CM6903AG, супервизор WT7510, который следит за сигналом PS_ON и руководит включением/выключением БП, а дежурка построена на контроллере ICE3A1065LJ. Так как блок питания уже не первой свежести и в принципе работает, то подозрение пало на электролиты. Даже если они выглядят вполне нормальными (как в моём случае), это ещё ничего не значит.

В импульсных блоках питания не малую роль играет ещё такая характеристика конденсаторов, как ESR (Equivalent Series Resistance). Об этом расскажу отдельно, в одной из следующих статей, а также о новом тестере транзисторов и измерите ESR с Aliexpress.

ESR тестера у меня пока нет, потому на всякий случай заменил все электролиты основной платы на новые. Изменений никаких. Уже отчаявшись, решил посмотреть дополнительную плату, на которой собрана дежурка и заменить мелкие электролиты (они редко выходят из строя). Тут-то и выявилась причина неисправности — конденсатор на 100mF 25V, стоящий в цепи ШИМа на дополнительной плате.

Материнская плата ноутбука не включается. На примере ASUS A6F рассмотрим общий принцип ремонта и поиска неисправностей, которые препятствуют запуску материнской платы и поможет нам в этом POWER On Sequence (такая страничка имеется во многих схемах ноутбуков).

По диаграмме можно отследить всю процедуру запуска материнской платы, начиная с момента включения питания и вплоть до готовности процессора выполнять инструкции BIOS и определить, на каком из этапов у нас происходит ошибка. В той же pdf-ке к материнской плате, можно найти более детальную схему распределения напряжений:

Первым делом следует убедиться в наличии питающего напряжения 19 вольт на входе материнской платы и, желательно, напряжения с АКБ (аккумуляторной батареи). Отсутствие входных напряжений A/D_DOCK_IN и АС_ВАТ_SYS представляется достаточно частой проблемой и проверку следует начинать с блока питания и разъёма на плате.

Если напряжение на участке (разъём — P-mosfet) отсутствует, то необходимо разорвать связь между сигналами A/D_DOCK_IN и AC_BAT_SYS. Если напряжение со стороны A/D_DOCK_IN появилось, то причина неисправности скрывается дальше и надо разбираться с участком (P-mosfet — нагрузка):

Необходимо исключить вариант короткого замыкания (КЗ) по AC_BAT_SYS (19В). Чаще всего, КЗ заканчивается не дальше, чем на силовых транзисторах в цепях, требующих высокой мощности (питание процессора и видеокарты) или на керамических конденсаторах. В ином случае, необходимо проверять все, к чему прикасается AC_BAT_SYS.

Если КЗ отсутствует, то обращаем внимание на контроллер заряда и P-MOS транзисторы, которые являются своеобразным «разводным мостом» между блоком питания и аккумулятором. Контроллер заряда выполняет функцию переключателя входных напряжений. Для понимания процесса работы, обратимся к datasheet, в котором нас интересует минимальные условия работы контроллера заряда:

Как видно по схеме, контроллер MAX8725 управляет транзисторами P3 и P2, тем самым переключая источники питания между БП и аккумулятором — P3 отвечает за блок питания, а P2 за аккумулятор. Необходимо проверить работоспособность этих транзисторов.

Разберем принцип работы контроллера. При отсутствии основного питания, контроллер автоматически закрывает транзистор P3 (управляющий сигнал PDS) тем самым перекрывая доступ блока питания к материнской плате и открывает транзистор P2 (управляющий сигнал PDL). В таком случае плата работает только от аккумулятора.

Если мы подключим блок питания, контроллер должен перекрыть питание от аккумулятора закрывая P2 и открывая P3, обеспечив питание от внешнего блока питания и зарядку аккумулятора.

При диагностике входного напряжения от сети мы не используем аккумулятор и проверяем только сигнал PDS. В нормальном режиме он должен "подтягиваться" к земле, тем самым открывая P-MOS и пропуская 19В на плату. Если контроллер неправильно управляет транзистором P3, то необходимо проверить запитан ли сам контроллер. Затем проверяем основные сигналы DCIN, ACIN, ACOK, PDS. При их отсутствии, меняем контроллер и, на всякий случай, P-MOS транзисторы.

Если проблем с входными напряжениями нет, но плата все равно не работает, переходим к следующему шагу.

1–2. Питание EC контроллера

Embedded Contoller (EC) управляет материнской платой ноутбука, а именно включением/выключением, обработкой ACPI-событий и режимом зарядки аккумулятора. Также эту микросхему ещё называют SMC (System Management Controller) или MIO (Multi Input Output).

Контакты микросхемы EC контроллера программируются под конкретную платформу, а сама программа, как правило, хранится в BIOS или на отдельной FLASH микросхеме.

Вернувшись к схеме запуска материнской платы, первым пунктом видим напряжение +3VA_EC, которое является основным питанием EC контроллера и микросхемы BIOS. Данное напряжение формирует линейный стабилизатор MIC5236YM:

Благодаря присутствию сигнала AC_BAT_SYS, микросхема должна выдать напряжение +3VAO, которое с помощью диагностических джамперов преобразуется в +3VA и +3VA_EC.

+3VA и +3VA_EC питают Embedded контроллер и BIOS, при этом запускается основная логика платы, которая отрабатывается внутри EC контроллера. Основными причинами отсутствия +3VA и +3VA_EC могут служить короткое замыкание внутри компонентов (ЕС, BIOS и т.д.), либо повреждение линейного стабилизатора или его обвязки.

3. Дежурные напряжения (+3VSUS, +5VSUS, +12VSUS)

После того как был запитан EC и он считал свою прошивку, контроллер выдает разрешающий сигнал VSUS_ON для подачи дежурных напряжений (см. пункт 3 последовательности запуска). Этот сигнал поступает на импульсную систему питания во главе которой стоит микросхема TPS51020:

Как видно на схеме, нас интересуют напряжения, отмеченные на схеме зеленым цветом +5VO, +5VSUS, +3VO, +3VSUS. Для того, что бы эти напряжения появились на плате необходимо что бы микросхема была запитана 19В (AC_BAT_SYS) и на входы 9, 10 приходили разрешающие сигналы ENBL1, и ENBL2.

Если же напряжение ENBL присутствует на плате и TPS51020 запитан, то значит TPS51020 должен формировать +5VO, +5VSUS, +3VO, +3VSUS (проверяется мультиметром на соответствующих контрольных точках).

Если напряжения +5VO, +3VO не формируются, проверяем эти линии на КЗ или заниженное сопротивление. В случае обнаружения КЗ, разрываем цепь и выясняем, каким компонентом оно вызвано.

При отсутствии или после устранения КЗ, снова проверяем напряжения и если их нет, то меняем сам контроллер вместе с транзисторами которыми он управляет.

4. Сигнал VSUS_GD

На этом этапе контроллер дежурных напряжений сообщает EC контроллеру о том, что дежурные питания в норме. Проблем тут быть не должно.

5. Сигнал RSMRST

Если сигнал выходит, но до южного моста не доходит, то проверяем южный мост и часовой кварц, в худшем случае меняем сам южный мост.

6. Кнопка включения (сигнал PWRSW_EC)

На этом этапе необходимо проверить прохождение сигнала от кнопки включения до EC контроллера. Для этого меряем напряжение на кнопке и проверяем ее функциональность, если после нажатия напряжение не падает, то проблема в кнопке. Так же можно закоротить этот сигнал с землей и проверить включение.

7. Сигнал включения (сигнал PM_PWRBTN)

Если южный мост его успешно принял, то следующим этапом является выдача ответа в виде двух сигналов PM_SUSC, PM_SUSB, которые, в свою очередь, являются разрешением южного моста EC контроллеру включать основные напряжения платы (если южный мост никак не реагирует на сигнал PM_PWRBTN, то проблема скрывается в нем).

8–9. Основные напряжения

При эксплуатации компьютеров иногда случаются досадные случаи, когда вроде бы исправная материнская плата отказывается работать.

Для выявления проблем, приводящих к невозможности запустить компьютер, стоит разобраться в том, как происходит включение блока питания и материнской платы, а также знать базовые способы поиска ее неисправностей.

Как происходит включение компьютерного блока питания?

У неработающего (выключенного) компьютера вольтаж PS-ON соответствует высокому уровню и равняется +5 вольт (допускается диапазон значений от 2 до 5.25 вольт), у включенного — низок и должен быть в пределах 0-1 вольт.

Характеристики сигнала PSON согласно спецификациям FSP, фирмы-производителя компьютерных блоков питания:

В нормальных условиях для включения блока питания компьютера требуется замкнуть выводы PS-ON (обычно это зеленый провод) и землю (GND или COM (Common), обычно это черные провода) у 20 или 24-пинового разъема питания материнской платы.

Контакты PS-ON и GND на коннекторах штекерного разъема блока питания, замыкание которых приводит к его включению:

Двадцатичетырехпиновый штекерный разъем ATX-блока питания:

При замыкании контакта PS ON на землю, ее положительный потенциал (U = 5 вольт) должен снизиться до 0-1V и блок питания перейдет в нормальный режим работы.

Для сохранения включенного состояния блока питания контакты PS-ON и GND в современных блоках питания должны быть постоянно замкнуты (используется так называемый SPST switch или, проще говоря, однополюсный выключатель).

PS ON является активным сигналом низкого уровня, который включает все силовые линии блока питания, включая +3.3V, 5V, -5V, -12V и +12 вольт. При пропадании низкого уровня PS-ON должны выключаться все силовые линии блока питания, кроме постоянно формирующегося дежурного напряжения +5 вольт (VSB).

Диаграмма, иллюстрирующая влияние уровня напряжения PS_ON на работу блока питания:

Блок питания можно включить и без материнской платы. Это лучше делать с нагрузкой по линии +5 вольт, с подключением индикатора сигнала Pwr_Ok согласно следующей схеме (для БП с 20-пиновым разъемом):

Для 24-пиновых разъемов при включении лучше обеспечить нагрузку не менее 20 ватт или 10% от номинала для БП мощностью более 600 ватт. В противном случае блок питания будет работать не стабильно.

Как происходит включение материнской платы компьютера?

Для запуска материнской платы нужно не только включить блок питания путем замыкания контактов PSOn с землей, но и запустить работу ее собственных цепей питания и контроля.

Включение материнской платы производится путем замыкание контактов Power SW (ON-OFF Switch Jumper, PSW,PWR, PWRBTN, PWRSW или ON/OFF) на колодке F_Panel, обычно расположенной в углу материнки, противоположном фазам питания процессора.

Пример расположения коннекторов, отвечающих за включение компьютера, его перезагрузку, а также горение индикаторных светодиодов powerLED, HDD LED на плате AsRock G41M-VS3:

На материнских платах от OEM-производителей иногда отсутствуют надписи, обозначающие предназначение контактов фронтальной колодки

Пример колодки без надписей о предназначении контактов, использующейся на материнской плате Y700-34ISH (F_PANEL) в компьютерах Lenovo IdeaCentre Y700:

Для определения предназначения контактов на материнских платах без буквенных обозначений может использоваться цветовая маркировка. Внимательное изучение надписей на коннекторах и цвет соответствующих проводов поможет решить проблему. Таким образом, с помощью «дедуктивного метода от старины Шерлока Холмса» можно вычислить, что на материнской плате Lenovo 01AJ15 IdeaCentre Y700-34ISH для ее запуска используются контакты голубого цвета:

Большое количество информации по подключению материнских плат от разных производителей к фронтальной панели есть здесь.

На некоторых материнках для удобства пользователей, помимо контактов фронтальной колодки, кнопки управления питанием (включение и перезагрузка) установлены непосредственно на плату.

Материнская плата Asrock H110 Pro Btc+ с 13 слотами PCI-E имеет кнопки перезагрузки (RSTBTN) и включения-выключения (PWRBTN), смонтированные непосредственно на ней:

Для работы материнской платы нет необходимости постоянно удерживать в замкнутом положении ее контакты Power Switch. Для соединения контактов блока питания PSON-GND используется специальная цепь управления. Обычно это электронный ключ, соединяющий контакты PS-ON и GND блока питания при замыкании контактов Switch On на материнской плате.

Как работает схема включения питания материнской платы?

Для работы схемы включения материнской платы используется дежурное напряжение +5VSB, которое преобразуется с помощью линейного регулятора в 3 вольта, а затем подается на чипсет (южный мост), микросхему-контроллер Super I/O, сетевую карту и кнопку включения питания.

Преобразование напряжения +5VSB на материнской плате еще не включенного компьютера:

Замыкание кнопки включения на материнской плате приводит к снижению уровня напряжения Ps_On до нуля и включению компьютера:

После активации сигнала Power On на материнской плате начинают формироваться питающие напряжения, необходимые для работы процессора, задающего генератора, оперативной памяти, вентиляторов, устройств ввода-вывода, шины PCI-E и других устройств.

Формирование напряжений на материнской плате

Для формирования рабочих напряжений с малым током потребления используют простые схемы с понижающим линейным преобразованием.

Пример схемы питания +VDD_CLK материнской платы ASUS P9X79 Deluxe:

Более мощные потребители (CPU, RAM, интегрированная видеокарта) запитываются многофазными цепями под управлением ШИМ-контроллеров:

Как правило, на современных платах в цепях питания используются мощные полевые транзисторы (MOSFET-ы):

Типовая схема работы одной фазы питания с диаграммами напряжения-тока на входе и выходе:

Критические напряжения, формируемые на материнской плате ASUS P9X79 Deluxe для процессора:

Напряжение +1.5 вольт, формируемое для работы DDR3-памяти (для DDR3L памяти используется вольтаж 1.35V):

Питание контроллера хаба чипсета (Chipset Platform Controller Hub, PCH), используются напряжения +1.1 и 1.5 вольт:

Упрощенная последовательность работы электронных элементов фазы формирования напряжения 1.8 вольт на материнской плате производства компании ASUS:

Для сопряжения работы силовых транзисторов с ШИМ-контроллером используют драйверы. Они могут находиться в одном корпусе с ключевыми полевыми транзисторами, либо монтироваться в отдельном корпусе.

Пример схемы многофазной системы питания под управления ШИМ-контроллера с использованием драйверов:

Как проверить работоспособность схемы включения материнской платы компьютера?

Проверка схемы включения компьютера заключается в проведении следующих шагов (на примере материнских плат производства компании ASUS):

проверить наличие дежурного напряжения VSB на колодке питания (обычно это фиолетовый провод) у включенного в БП сеть компьютера (кнопку включения нажимать не нужно). Цепь блока питания, отвечающая за формирование вольтажа StandBy, в постоянном режиме формирует напряжение номиналом +5 вольт (допускается разброс от до вольт);
проверка наличия напряжения +3VSB на южном мосту материнской платы и на контакте Power Button колодки включения питания.

Кроме того, нужно проверить напряжение на батарейке, вставленной в материнскую плату (обычно CR2032). Она питает память CMOS SRAM и Real Time Clock.

Джампер, отвечающий за сброс настроек BIOS (Clear CMOS), должен находиться в нормальной положении (дефолтном):

Нормальное напряжение батарейки, отвечающей за статическую память с произвольным доступом (CMOS SRAM) равно 3 вольтам:

Если у новой батарейки слишком быстро падает заряд, то, возможно, у этой материнской платы слишком большой ток утечки. Для проверки тока утечки измеряют падение напряжения на резисторе возле батарейки.

Резистор R206 на 1 кОм материнской платы ASUS P7P55D PRO, который можно использовать для измерения тока утечки:

Для резистора номиналом 1 кОм падение напряжения должно составлять 1-10 милливольт (ток 1-10 микроампер):

Измерение тока утечки по цепи питания памяти CMOS (падение напряжения на однокилоомном резисторе должно быть порядка 1-15 mV):

Если при исправной батарейке напряжение в цепи питания памяти CMOS слишком мало, нужно проверить все ее элементы. Это может быть диод RB715F или другой компонент, использующий питание от батарейки (к ним относятся схема включения, I/O-контроллер и микросхема BIOS):

Алгоритм проверки утечки напряжения на батарейке CMOS, разработанный экспертами фирмы ASUS:

В некоторых случаях проблемы с запуском материнской платы связаны со сбоями/сбросе микропрограммы BIOS.

Проверка работоспособности цепей питания на материнской плате

Если схема включения материнской платы исправна, в микросхему CMOS залит правильный BIOS, а компьютер не включается, нужно проверять питающие напряжения на материнской плате, а именно:

напряжения +5 и +12 вольт от блока питания; полевые транзисторы фаз питания;

Проверка MOSFET-ов производится путем выполнения четырех шагов, заключающихся в:

мультиметр в режиме измерения сопротивлений, производится замыкание щупа «+» на исток (Source), минусового щупа прибора — на затвор (Gate). Так производится перевод полевого транзистора в закрытое состояние;
мультиметр в режиме прозвонки: соединяется щуп «+» с истоком, «-» со стоком (drain), прямое падение напряжения Vf (forward voltage) должно быть в пределах 0.3-0.6 вольт;
мультиметр в режиме измерения сопротивлений:

Иллюстрация шагов по проверке MOSFET-ов с помощью омметра:

уровень сигнала идентификации напряжения (Voltage Identification, VID) на ШИМ-контроллере не должен быть высоким;
уровень сигнала EN/FS на ШИМ-контроллере не должен быть равен нулю.

Неисправности цепей питания процессора (No Vcore или debug-код 00), как правило, выявляются следующими способами:

проводится визуальная проверка с целью поиска поврежденных, сбитых, сгоревших электронных элементов;
проверяются силовые MOSFET-ы, отсутствие коротких замыканий;
проверяются уровни VID на ШИМ-контроллере;
проверяется резистор в цепи обратной связи (feedback);
измеряется вольтаж на полевых транзисторах верхнего (Ugate) и нижнего (Lgate) плеча фаз питания.

Далее в качестве справочной информации приводится алгоритм поиска неисправностей на материнских платах от компании ASUS.

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (первая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (вторая часть):

Алгоритм работы по выявлению неисправностей материнской платы, разработанный фирмой ASUS (третья часть):

Проверка фаз питания

При проверке фаз питания в первую очередь стоит проверить наличие сигнала, включающего ШИМ-контроллер в работу (напряжение EN, Enable):

Затем нужно проверить цепи обратной связи, передающие информацию о напряжении на питаемом участке на ШИМ-контроллер (норма или нет):

При выявлении неисправностей материнских плат важно знать последовательность появления питающих напряжений (Power Sequence). Как правило, это закрытая информация, поэтому на практике приходится использовать метод проб и ошибок (опыт), сравнение с известными (раскрытыми) моделями.