Alimentatori DC-DC
Per alimentatori DC-DC non intendo i classici alimentatori da parete ma mi riferisco ai veri e propri circuiti di alimentazione sulla scheda madre. DC-DC perche' ricevono una tensione DC in ingresso e ne restituiscono una ridotta in uscita. Per esempio entra la 19V ed esce la 5V. Gli alimentatori quindi servono a convertire la 19V in tutte le varie tensioni necessarie per il funzionamento di tutti i componenti sulla scheda madre. E' chiaro che se uno di questi alimentatori e' in corto circuito il computer non puo' partire.
Ci sono svariate power rail in base al modello di computer portatile:
Ci sono svariate power rail in base al modello di computer portatile:
- 19v (rail principale, valore standard per molti portatili)
- 5v (porte USB, HDD, DVD, lcd, ventola, audio)
- 3.3v (lcd, bios, startup chip, ventola, RAM, HDD, audio)
- 1.8v (RAM)
- 1.5v (per CPU, GPU, SouthBridge, NorthBridge, RAM)
- 1.2v (per CPU, GPU, SouthBridge, NorthBridge, RAM)
- 1.05v (per CPU, GPU, SouthBridge, NorthBridge)
Vediamo ora qualche foto per riconoscerli sulla scheda madre:
Come potete ben vedere, un'alimentatore di una power rail e' composto da:
Ecco qualche schema a blocchi per capire il funzionamento del sistema di alimentazione:
- Bobine (se non le trovate sono poste sull'altra faccia della PCB)
- Condensatori ceramici
- Condensatori elettrolitici (non sempre presenti)
- MOSFET
- Circuito Integrato di gestione
- Diodi
Ecco qualche schema a blocchi per capire il funzionamento del sistema di alimentazione:
Se il controller PWM scalda parecchio significa che c'e' un corto circuito nell'integrato stesso oppure sul carico che deve alimentare l'IC PWM. Per trovare il corto, potete provare a rimuovere il carico oppure l'integrato stesso e controllare se il corto e' sparito. Non alimentate la scheda madre senza il controller PWM! Perche' questo integrato, pilota proprio i gate dei mosfet (per aprirli e chiuderli come se fossero interruttori comandati elettronicamente), se lo togliete e date alimentazione, sul gate dei mosfet ci sara' una tensione "fluttuante" che potrebbe chiudere uno dei due e far passare la 19V direttamente sulla rail generata dallo switching dei mosfet (5v/3.3v).
Alimentatori Standby (ALW)
Alcuni alimentatori partiranno in modo obbligato (3VALW e 5VALW) e rimarranno sempre accesi per alimentare BIOS, super i/o chip e pulsante di alimentazione, altri invece rimarranno spenti fino a quando lo startup chip non gli invia l'enable dopo aver avviato con successo se stesso, il BIOS e il SouthBridge. Di seguito parliamo degli alimentatori responsabili delle tensioni Always On (3VALW e 5VALW). Se ci sono dei danni alle alimentazioni ALW, i led di stato potrebbero essere accesi ma il computer e' impossibilitato a partire poiche' come detto prima BIOS e startup chip dipendono da queste alimentazioni.
Ecco qualche schema elettrico che ho preso da schemi elettrici di portatili in modo casuale, come potete vedere al centro abbiamo il chip di gestione dell'alimentazione, questo chip, una volta ricevuto l'enable per partire, comanda il segnale sui pin gate dei mosfet tramite un segnale PWM che li fa "aprire e chiudere" (dato che funzionano da interruttori) moltissime volte in pochissimo tempo, come se fosse un martello che batte in continuazione, in questo modo i mosfet generano a loro volta un'altro segnale che altro non e' che la tensione finale desiderata. Infatti, oltre al circuito integrato al centro, possiamo notare su entrambi i lati due mosfet, le relative bobine di cui prima si parlava e dei condensatori, quest'ultimi servono a filtrare i disturbi RF e sono molto importanti, molte volte vanno in corto impedendo al chip di funzionare.
Alimentatori RUNNING (VS)
Come dicevamo prima, ci sono alimentatori che sono sempre accesi e altri che partono dopo aver ricevuto un consenso. Adesso parliamo di quest'ultimi, io li chiamo alimentatori "RUNNING" cioe' in funzionamento (nel senso che partono praticamente a computer acceso). Questi alimentatori dipendono dalle tensioni Always On, infatti non sono altro che la 3VALW e 5VALW rinominate dopo aver attraversato un ulteriore mosfet il cui pin gate (di controllo) viene comandato in base allo stato del computer. Per esempio, abbiamo la 3VALW (Sempre accesa), dopo aver attraversato il mosfet specifico viene rinominata sullo schema elettrico in 3VS (solitamente). Questa tensione sara' presente fino a quando il pin gate viene comandato per farla circolare, se il comando sul pin gate viene interrotto (per esempio il computer va in standby) gli alimentatori RUNNING si spegneranno e le tensioni VS spariranno. Se sono presenti dei danni sulle alimentazioni RUNNING il computer potrebbe accendersi ma non funzionare correttamente. Le power rail a bassa tensione (<2v), mostrano una bassa resistenza rispetto a massa che spesso si confonde con il corto circuito.
Sezioni VRM
Gli alimentatori sopra descritti sono chiamati VRM, che sta per Voltage Regulator Module, si tratta di convertitori Buck DC-DC che convertono le tensioni piu' alte in basse tensioni per le varie sezioni della scheda madre. Solitamente il valore resistivo verso massa delle sezioni VRM della CPU e della GPU e' molto basso (da 10 a 100ohm) cio' non significa che sia in corto circuito (molte volte viene scambiato per corto). Il funzionamento e' tale e quale a come descritto sopra:
A capo di tutto abbiamo l'IC PWM che gestisce i gate dei MOSFET che generalmente sono due:
I gate di entrambi i mosfet vengono pilotati ad altissima velocita' ed ad intervallo commutano generando la tensione necessaria.
A capo di tutto abbiamo l'IC PWM che gestisce i gate dei MOSFET che generalmente sono due:
- High Mosfet: funziona da interruttore "positivo", commuta la tensione di funzionamento VIN.
- Low Mosfet: funziona da interruttore "negativo", commuta la tensione verso massa.
I gate di entrambi i mosfet vengono pilotati ad altissima velocita' ed ad intervallo commutano generando la tensione necessaria.
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