Последовательность запуска.
Зачастую диагностика неисправности материнской платы ноутбука осложняется тем,что в схеме нет последовательности запуска (Power Up Sequence).
В данной статье возьму за пример схему от ноутбука Lenovo ThinkPad Edge 14 LD-Note Calpella Discrete.
Как видим в этой схеме отсутствует последовательность запуска,что значительно осложняет представление о том, в какой момент тот или иной сигнал/напряжение должно появится.В этом случае можно найти схему от ближайшей модели в которой есть интересующая нас последовательность запуска и опираясь на неё провести диагностику.
Для этого я возьму схему от Lenovo Thinkpad E40 LD-Note AMD DIS.
Итак,в схеме от LD-Note AMD DIS на странице 52 видим представленную в виде блок-схемы последовательность запуска.Давайте разберём что здесь к чему...
В красных кружках подписаны цифры от 1 до 30 что и является количеством шагов до полного запуска платы.
Я распишу каждый из данных шагов и представлю их на схеме от Lenovo ThinkPad Edge 14 LD-Note Calpella Discrete где у нас последовательность запуска отсутствет.
Первый шаг
Первый шаг это входные напряжение блок питания (БП) и/или батарея (АКБ). 1a и 1b это напряжение от которого будет запитана плата.В зависимости от подключенного источника питания Charger (контроллер заряда) открывает входные ключи,например если плата запитана от БП (1a),то Charger выберет 1AC и откроет входной ключ PQ75 (Lenovo Thinkpad E40),на схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 это PQ54,тем самым пропуская напряжение с БП на общую шину питания VIN. При питании только от батареи выбор Chargerа 1BAT и он открывает PQ74 (Lenovo Thinkpad E40),на схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 это PQ3,тем самым так же пропуская напряжение с АКБ на общую шину питания VIN. На рисунке 1 показан участок схемы где 19V с БП попадают на шину VIN.
|
|
Давайте разберёмся как это происходит.Сперва нужно разобраться с названиями ножек самого транзистора и его структуры.На большинство транзисторов в интернете есть документация.В нашем случае в схеме указано что это TPCA8109. На первой странице даташита на него,указано что это P-канальный транзистор.
Как известно P-канальные транзисторы открываются в том случае если на его затвор(GATE)подать отрицательное напряжение.
На рисунке 1.1 я обозначил где у него находится ключ(первая ножка),на самом транзисторе так же ключ обозначается точкой в углу.На этом же рисунке снизу указана распиновка ножек:
1,2,3 - SOURCE(Исток)
4 - GATE(Затвор)
5,6,7,8 - DRAIN(Сток)
Итак,мы разобрались с типом транзистора и его распиновкой.Теперь перейдём к схеме.
Сначала рассмотрим вариант при питании от БП и АКБ.
На рисунке 2 мы видим PQ54,(хотя в схеме он и находится в перевёрнутом виде,это не столь важно так как в открытом виде напряжение через себя он все равно пропускает).
Для того чтобы он открылся нужно что бы на затворе(GATE)появился 0 (за счёт этого PQ54 откроется,чтобы там появился 0,транзистор PQ56 должен быть открыт,таким образом подтягивая напряжение на затворе к земле и открывая PQ54. PQ56 это N-канальный транзистор и открывается положительным напряжением на затворе,в данном случае это сигнал ACOK,когда он появится на затворе PQ56,тот в свою очередь откроется и подтянет к земле 19V на затворе PQ54,таким образом открывая его и пропуская 19V на плату.Сигнал ACOK выходит с Chargera и равен напряжению от 3 до 5 вольт.Транзистор PQ3 при этом должен быть закрыт,так как через него шина VIN запитывается от АКБ. Для того чтобы PQ3 был закрыт на его затворе должно быть напряжение БП 19V. Что бы оно там появилось транзистор PQ6 так же должен быть открыт. Таким образом он пропустит через себя напряжение БП,его выход подключен к затвору PQ3,таким образом на затворе PQ3 появляется напряжение БП не давая ему открыться. При питании только от БП всё должно происходить так же.
Итак,на этом этапе мы разобрались как напряжение с БП попадает на общую шину VIN.
|
|
Теперь давайте рассмотрим что происходит при питании только от АКБ.
На рисунке 3 мы видим PQ3,через него запитывается шина VIN при питании только от АКБ.
PQ54 при этом должен быть закрыт. При питании только от АКБ сигнал ACOK равен 0. Соответственно PQ56 будет закрыт.
Напряжению на затворе PQ3 в этот момент будет отсутствовать,так что он будет находится в открытом состоянии.За счет того что в данный момент PQ56 закрыт,напряжение с PQ3 попадает на затвор PQ54 и он находится в закрытом состоянии.
Теперь когда мы разобрались как питание попадает на общую шину VIN,можно перейти к следующему шагу.
Второй шаг
Второй шаг последовательности запуска это VIN,аббривеатура расшифровывается как Voltage Input - входное напряжение. В принципе как формируется VIN мы уже рассмотрели так что переходим к шагу под номером три.
Третий шаг
Третий шаг ACIN,аббривеатура расшифровывается как Alternating Current Input - подключен адаптер переменного тока.
На этом этапе Charger сообщает EC контроллеру о том что подключен или не подключен БП.
Если сигнал ACIN имеет низкий логический уровень,то это означает что БП не подключен,а если сигнал ACIN имеет высокий логический уровень,то это означает что подключен БП.
|
|
Четвертый шаг
Четвертый шаг это формирование дежурных напряжений 5VPCU и 3VPCU, VPCU это Voltage Pulsed Current - Напряжение Импульсного Тока. За дежурные напряжения отвечает микросхема ISL6237IRZ-T,которая из напряжения VIN формирует +5VPCU и 3VPCU,давайте рассмотрим какие сигналы она должна получить для включения дежурных напряжений.
Во первых она должна быть запитана.Для этого на 6ю ножку микросхемы должно приходить напряжение VIN. Следующее что должно быть это сигнал включения линейного регулятора EN_LDO(4я ножка),этот вывод так же подключён к шине VIN,но через резистивный делитель и напряжение на самом контакте EN_LDO будет около 5ти вольт.После получения сигнала EN_LDO должен включиться линейный регулятор и на 7й ножке микросхемы должно появиться напряжение 5V_AL(5 Volt Always),из этих 5V_AL формируется сигнал 3V5V_EN(3V5V Enable) сигнал включения 5VPCU и 3VPCU. Так же здесь формируется напряжение +15V(+15V_ALWP) при помощи умножителя напряжения на диодах и конденсаторах делая из 5ти вольт 15ть.
Пятый шаг
На пятом этапе присходит запитка EC контроллера от 3VPCU. Тут добавить нечего.
Шестой шаг
Шестой этап NBSWON#,аббривеатура расшифровывается как Notebook Switch ON. При подключении БП напряжение на кнопке составит 3 вольта,так как NBSWON# подключен к 3VPCU дежурному напряжению как видно на рисунке 4,
этот же сигнал подключен к 125й ножке EC контроллера как видно на рисунке 5,
при нажатии кнопки включения NBSWON# просаживается до нуля,так как при нажатии кнопки NBSWON# замыкается на землю,таким образом на 125й ножке EC контроллера получается логический 0,что даёт ему команду на запуск.
Седьмой шаг
Седьмой шаг это сигнал S5_ON,(94я ножка EC контроллера показанная на рисунке 6),
появляется этот сигнал после нажатия кнопки включения и равен он напряжению 3.3V. Этот сигнал как видим в последовательности запуска от Lenovo Thinkpad E40 нужен для запуска +3VS5, +5VS5 и +1.1VS5. На плате Lenovo ThinkPad Edge 14 напряжение +1.1VS5 не относится к сигналу S5_ON. Поиск по схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 по сигналу S5_ON привёл меня к следующим напряжениям 3V_S5, 5V_S5. Здесь они называются не +3VS5, +5VS5 (Lenovo Thinkpad E40),а 3V_S5, 5V_S5 (Lenovo ThinkPad Edge 14) и формируются они из уже имеющихся дежурных 5VPCU и 3VPCU. Больше ни к чему этот сигнал не идёт.Давайте разберёмся как появляются эти напряжения.
На рисунке 7 я обозначу что происходит когда сигнал S5_ON отсутствует,а на рисунке 8 когда он есть.
Как видим на рисунке 7
транзистор PQ42 закрыт так как на затворе у него 0V. Таким образом напряжение 5VPCU открывает транзистор PQ77,и подтягивает 15V к земле,за счёт этого на втором выводе резистора PR254 будет 0V как и на затворах PQ67, PQ83,а учитывая то что это N-канальные транзисторы они не откроются и напряжения 3V_S5, 5V_S5 не сформируются.
На рисунке 8
сигнал S5_ON есть и открывает транзистор PQ42 подтягивая к земле напряжение 5VPCU. Таким образом на втором выводе резистора PR112 будет 0V. За счёт этого и на затворе PQ77 будет 0V и он будет закрыт давая возможность напряжению 15V попасть на затворы Q67, PQ83,таким образом позволяя им открыться и сформировать напряжения 3V_S5, 5V_S5.
Восьмой шаг
Восьмым шагом собственно говоря было формирование 3V_S5, 5V_S5,но так как мы это уже обсудили,то перейдём к шагу девять.
Девятый шаг
Девятый шаг это ICH_RSMRST# - I/O Controller Hub A Resume And Reset Signal Output.На этом этапе EC контроллер выдает с 33 ножки сигнал ICH_RSMRST# о готовности системы к запуску. Этот сигнал идёт от EC контроллера до хаба (I/O Controller Hub) в случае Lenovo ThinkPad Edge 14. На Lenovo Thinkpad E40 этот сигнал идёт к южному мосту.
Десятый шаг
Десятый шаг последовательности запуска DNBSWON#,расшифровывается как Delayed Notebook Switch ON. В схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 поиск не нашёл этот сигнал,но в схеме Lenovo Thinkpad E40 это 80я ножка EC контроллера,а учитывая что EC контроллеры одинаковые,сигнал на 80й ножке Lenovo ThinkPad Edge 14 будет такой же и называется он SIO_PWRBTN#.
После того как сигнал NBSWON# поступает на EC контроллер,тот в свою очередь передаёт его в виде сигнала SIO_PWRBTN# на хаб (I/O Controller Hub).
Одиннадцатый шаг
Одиннадцатый шаг это сигнал PM_SLP_S4# который идёт с хаба на EC контроллер в ответ на сигнал SIO_PWRBTN# с EC контроллера на хаб. Сигнал PM_SLP_S4# обычно равен напряжению 3.3V и приходит он на 73 ножку EC контроллера.
Двеннадцатый шаг
Двенадцатый шаг это сигнал SUSON который появляется после того как на EC контроллер с хаба пришёл сигнал PM_SLP_S4#. Сигнал SUSON равен 3.3V и отвечает за включение напряжений 5VSUS, 3VSUS, 1.5VSUS. Давайте подробнее рассмотрим как это происходит.Здесь всё приктически так же как и с сигналом S5_ON. На рисунке 9 приведён участок схемы где формируются напяжения 3VSUS, 5VSUS. На этом же 9ом рисунке я обозначу что будет происходить если сигнал SUSON отсутствует,а на рисунке 10 когда он есть.
Итак,когда SUSON равен нулю,транзистор PQ38 будет закрыт,таким образом дежурные 5VPCU через резистор PR114 попадают на затвор PQ78 и он находится в открытом состоянии подтягивая 15V к земле,за счёт этого на втором выводе резистора PR257 имеем 0,как и на затворах PQ66 и PQ85 которые по понятным причинам будут находиться в закрытом состоянии.
На рисунке 10
сигнал SUSON есть и за счёт этого транзистор PQ38 открыт и подтягивает 5VPCU к земле,за счёт этого на втором выводе резистора PR114 будет 0 и этот же 0 будет на затворе PQ78 и он будет закрыт,при этом 15V смогут через резистор PR257 попасть на затворы PQ66 и PQ85 открывая их и формируя 5VSUS, 3VSUS из уже ранее появившихся 5VPCU и 3VPCU.
Напряжение 1.5VSUS формируется по другому,за него отвечает микросхема UP6163AQAG с позиционным номером PU10.
1.5VSUS это напряжение оперативной памяти,на рисунке 11
показано как сигнал SUSON становится сигналом S5. Этот сигнал приходит на 11ю ножку PU10 и служит для запуска VDDQ и VTTREF напряжений.Когда появится S5 на 11й ножке PU10,то включится напряжение 1.5VSUS. Для запуска VTT нужен сигнал S3 который приходит на 10ю ножку PU10 и формируется из сигнала MAINON как видно на том же рисунке 11. Когда появится MAINON,то появится напряжение VTT (0.75VSMDDR_VTERM),это напряжение терминации и равняется оно половине напряжения оперативной памяти,так как напряжение оперативной памяти у нас 1.5V,то напряжение терминации составит 0.75V.
На рисунке 12
представлена таблица состояний и логические уровни сигналов S3 и S5 в том или ином состоянии,то есть в состоянии S4 / S5 сигналы S3 и S5 будут иметь низкий логический уровень "0",или 0 вольт,и напряжений VDDQ, VTTREF и VTT не будет.В состоянии S3 сигнал S3 будет иметь низкий логический уровень "0",или 0 вольт,а сигнал S5 будет иметь высокий логический уровень "1" или 3.3 вольта,в таком состоянии напряжения VDDQ, VTTREF будут присутствовать,а напряжение VTT нет.В состоянии S0 сигналы S3 и S5 будут иметь высокий логический уровень "1" и все напряжения будут включены.Когда это произойдёт PU10 должна выдать сигнал PGOOD (Power Good) с 13й ножки,этот сигнал означает что с питанием формируемым данной микросхемой всё в порядке и напряжение этого сигнала должно составлять 3 вольта.
Тринадцатый шаг
Тринадцатый шаг это PM_SLP_S3# (в схеме Lenovo Thinkpad E40,а в схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 этот сигнал называется SIO_SLP_S3#, 18я ножка EC контроллера,который так же выдаётся хабом в ответ на сигнал SIO_PWRBTN#,одновременно с сигналом PM_SLP_S4# и равен он 3.3V. Получив этот сигнал EC контроллер выдаст сигнал MAINON,но MAINON это уже четырнадцатый шаг,так что перейдём к нему.
Четырнадцатый шаг
Четырнадцатый шаг это сигнал MAINON который выдаёт EC контроллер с 96й ножки и этот сигнал является сигналом на включение таких напряжений как 0.75VSMDDR_VTERM, +5V, +3V, +1.8V, +1.5V, +1.05V_VTT.
Разберёмся по порядку.
0.75VSMDDR_VTERM напряжение терминации мы уже рассмотрели,когда сигнал MAINON становится сигналом S3 и запускает напряжение 0.75VSMDDR_VTERM,так что будем смотреть как получаются +5V, +3V.
Здесь всё так же как и с другими уже сформировавшимися напряжениями при помощи сигнала SUSON,поэтому объясню на словах...
Когда сигнал MAINON попадёт на затвор PQ39 тот в свою очередь откроется и подтянет к земле 5VPCU,таким образом на затворе PQ76 появится 0 и он будет закрыт,давая возможность 15ти вольтам попасть на затворы PQ79 и PQ65 после чего появятся напряжения +3V, +5V.
Теперь посмотрим как появляется 1.8V. За это напряжение отвечает микросхема OZ8116LN с позиционным номером PU8. Для того что бы это напряжение появилось, PU8 должна быть запитана.Для этого на 2ю ножку данной микросхемы должно приходить напряжение VIN,а так же дежурные 5VPCU на 5ю и 16ю ножку. Если с этим всё в порядке,то на данном этапе на её 3ю ножку (ON/SKIP)поступит сигнал MAINON,который и даст данной микросхеме команду на запуск и она сформирует напряжение 1.8V,после чего она должна выдать сигнал PGD (Power Good)c 4й ножки.
Теперь посмотрим как появляется 1.5V. Здесь всё так же просто как и с уже рассмотреными ранее напряжениями. MAINON имея высокий логический уровень откроет транзистор PQ26 и просадит 5V на землю.За счёт этого на затворе PQ27 будет выставлен 0 и он будет закрыт,позволив напряжению 15V попасть к затвору PQ29 и таким образом откроет его для формирования +1.5V.
Теперь напряжение +1.05V_VTT. За него отвечает микросхема RT8204CGQW с позиционным номером PU6. Здесь всё так же как и с PU8. На 16ю ножку должно прийти питание VIN,на 2ю и 9ю питание 5VPCU и сигнал MAINON (15я ножка - EN/DEM),после чего данная микросхема запустится и сформирует +1.05V_VTT и если на этом этапе всё пройдёт нормально,то она так же как и предидущие микросхемы выдаст сигнал PGOOD с 4й ножки.