1.2開機電路
不同品牌和型號的筆記本電腦,開機電路的設計及使用的電子元器件可能存在一定的差異,但是其基本原理都是一樣的。
1.基本知識
開機電路是以能夠使CPU進入正常工作狀態為核心的,也就是滿足CPU在供電、時鐘和復位三個方面的需求。
筆記本電腦的開機電路通常由主機電源開關鍵、芯片組、開機控制芯片等電子元器件以及硬件設備和相關電路所組成。
在筆記本電腦的開機電路中,芯片組是最為核心的部件,其作用包括了對開機控制芯片發送的開機信號進行確認和處理。開啟時鐘電路,將輸出主板上各種電路和芯片所需的時鐘信號,以及產生復位信號,對CPU等硬件設備進行復位,使其進入正常的工作狀態。
開機控制芯片通常采用一個嵌入式控制器(Embedded Controller, EC),所以開機控制芯片通常稱為EC芯片。
在待機狀態下,EC芯片部分功能模塊就已經開始工作,為筆記本電腦的開機啟動過程做好準備。EC芯片控制著主板大部分重要信號的時序,還負責監測電源適配器和可充電電池供電;控制觸摸板、鍵盤、散熱風扇等硬件設備的開啟和運行等工作。
2.工作原理
筆記本電腦的開機啟動過程,實質上是筆記本電腦內各種硬件設備和相關電路的上電、獲得時鐘信號和復位信號的過程。而開機電路正是對實現這一系列過程進行控制的電路。
在筆記本電腦的開機啟動過程中,各部分供電開啟的先后順序稱為Power on Sequence(上電時序)。詳細了解筆記本電腦在開機啟動過程中的上電時序,對筆記本電腦檢修具有重要的作用。不同品牌和型號的筆記本電腦,其上電時序存在一定的差別,但其基本原理和過程都是一樣的。
在沒有電源適配器和可充電電池供電時,筆記本電腦主板上的CMOS電池為主板上的CMOS電路供電。CMOS電池提供的+RTCVCC (3.3V)供電主要用于32.768kHz晶振起振,使RTC電路正常工作后提供實時時鐘。同時,CMOS電池還為芯片組內的CMOS電路提供供電。
當筆記本電腦插上電源適配器或可充電電池時,筆記本電腦處于待機狀態。電源適配器輸入的十幾伏供電,經筆記本電腦的主機電源接口電路,進入主板的保護隔離電路。充電控制芯片檢測到電源適配器供電存在且正常時,會導通對應的場效應管,讓電源適配器供電從保護隔離電路中輸出,為待機電路供電。待機電路將保護隔離輸出的供電轉換為3.3V和5V的待機供電,提供給在待機狀態下需要待機電壓的硬件設備和相關電路,如主機電源開關鍵、EC芯片以及芯片組等。此時待機電路產生的3.3V供電會替代CMOS電池供電為CMOS電路供電。待機電路輸出的待機供電給EC芯片提供待機電壓,其中一路供電經過電阻器和
電容器組成的RC延時電路給EC芯片提供復位信號,使EC芯片內部振蕩電路起振,產生其正常工作所需的時鐘頻率。EC芯片正常工作后,會發送RSMRST#等信號給芯片組,芯片組部分功能模塊開始初始化,并等待開機信號。
這里需要注意的是,芯片組(雙芯片架構的芯片組指南橋芯片)內部功能模塊并非全部進入工作狀態,而是只有很少一部分與開機啟動過程密切相關的功能模塊進入工作狀態,比如用于檢測開機信號的PWRBTN#信號引腳。
如圖1所示為EC芯片和芯片組在待機狀態和開機啟動時主要信號連接電路圖。
當按下筆記本電腦的主機電源開關鍵并松開后,會產生一個3.3V-0V-3.3V的電平變化到EC芯片。輸入的脈沖信號使EC芯片內部開始動作,并從相關引腳輸出開機信號(PBTN OUT# )給芯片組。
芯片組(雙芯片架構的芯片組指南橋芯片)收到EC芯片發送的開機信號后依次拉高SLP S5#、SLP S4#、SLP S3#信號,EC芯片收到反饋信號后,會通過相關引腳發送控制信號到主板各供電轉換電路中的電源控制芯片。
主板供電電路中的電源控制芯片接收到EC芯片發送的開啟信號后,會使供電電路開始工作,
并輸出各種電壓和電流的供電。
當系統供電電路和CPU核心供電電路等正常輸出供電后,會發送電源好(PG)信號到EC芯片,EC芯片接收到這個信號后,會發送信號到芯片組,芯片組接收到電源好信號后,發送控制信號到時鐘電路,時鐘電路開始工作并輸出各種時鐘信號到相關電路和硬件設備。
當時鐘電路正常輸出后,芯片組會發送復位信號到CPU以及其他設備(雙芯片架構中是南橋芯片先發送復位信號到北橋芯片,然后北橋芯片再發送復位信號給CPU),使CPU和這些設備復位,并進入正常的工作狀態。
不同品牌和型號的筆記本電腦在開機電路和上電時序上有所差別,但是其大致原理都是一樣的。
在檢修筆記本電腦的不能正常開機啟動故障時,如果時鐘電路沒有正常工作,在很多情況下需要檢測CPU核心供電電路是否正常,因為CPU核心供電通常是加電過程中的最后一步,當CPU核心供電正常后,芯片組才會給時鐘電路發送信號,使其輸出時鐘信號。