بررسی ولتاژ ها و بلوک دیاگرام مادربرد

بررسی ولتاژ ها و بلوک دیاگرام مادربرد

برای اینکه بتوانیم درک درستی از عملکرد مادربرد و وظایف چیپست ها و قطعات داشته باشیم نیاز است تا بلوک دیاگرام مادربرد ها را بررسی و نحوه ارتباط اجزای آنها را مطالعه نماییم.

چیپ شمالی در مادربرد

مادربرد ما از دو چیپست استفاده می کند. چیپست بالای که نزدیک CPU قرار دارد چیپ شمالی یا پل شمالی می باشد که به اختصار آنراNB  مخفف کلمه (NORTH BRIDGE) می باشد. وظیفه ارتباط CPU ، RAM ، چیپ جنوبی، و فرستادن اطلاعات تصویر بر عهده این چیپست می باشد.

RAM

در مادربرد های مختلف با توجه به تکنولوژی ساخت هر مادربرد ممکن است از رم های مختلف برای ساخت آنها استفاده شود.

چیپست جنوبی یا SB

از وظایف این چیپست می توان به : کنترل USB ، AUDIO,PCI SLOT , SATA , IDE  و همچنین کنترل IC معروفI/O  همچنین کنترل پنل جلو و کلید های پاور و ریست اشاره کرد . چیپ جنوبی نسب به چیپ شمالی وظایف بیشتری را بر عهده دارد ولی حجم کاری و پهنای باند تبادل اطلاعات در این چیپست کمتر است در نتیجه حرارت تولید شده در این چیپ نسبت به چیپ شمالی کمتر خواهد بود به همین دلیل در برخی از مادربر ها بر روی این چیپست هین سینک قرار نمیگیرد. ولی در چیپ شمالی چون پهنای باند تبادل اطلاعات بسیار بیشتر است این چیپست تلفات حرارتی بیشتری دارد و نیازمند هیت سینک های بزرگتری نیز می باشد.

IC I/O

این ای سی یکی از مهمترین IC های موجود بر روی مادربرد می باشد که وظایف مختلفی را بر عهده دارد .علت نام گذاری این IC این است که این IC وظیفه کنترل تمامی ورودی و خروجی های موجود بر روی برد را بر عهده دارد.

ولتاژ کاری قطعات مهم بر روی مادربرد

با توجه به اینکه هر قطعه الکترونیکی نیازمند یک ولتاژ خاص می باشد از همین جهت در قسمت های مختلف مادربرد نیازمند ولتاژ های مختلف می باشیم.این ولتاژ ها توسط مدارات مختلف تولید می شوند که دارای دقت بسیار زیادی هستند ، چرا که کوچکترین اختلالی در ولتاژ و تغذیه می تواند مادربرد را از عمکرد صحیح خود باز دارد . در نتیجه باید در حد امکان ولتاژ های قسمت های مهم و حیاتی مادربرد را بدانید.البته ممکن است در مادربرد های مختلف ولتاژ ها تا حدودی متفاوت باشند و بهترین کار برای اطلاع از صحیح بودن ولتاژ ها این است که شماتیک مادربرد تهیه شده و عیب یابی از روی شماتیک انجام شود. ولی از آنجایی که شماتیک تمامی مادربرد ها موجود نمی باشد و تهیه آن ممکن است وقت و هزینه ی زیادی را در بر داشته باشد ما سعی می کنیم ولتاژ گیری های خود را در یک رنج مشخص انجام دهیم. به این صورت که در قسمت های مختلف و تغذیه های چیپست ها و …. ممکن است ولتاژ های مختلفی داشته باشیم شما آن را ملاکی برای ولتاژ گیری قرار دهید حال اگر ولتاژ کمی بیشتر یا کمتر بود اشکالی ندارد. مورد دیگر در مورد ولتاژ گیری این است که ما در مادربرد یکسری ولتاژ های استاندارد داریم برای مثال ولتاژ 3.3 ولت یا ولتاژ 0.8 ولت یا ولتاژ 1.8 ولت و یا ولتاژ 1.2 ولت و … هر کدام از این ولتاژ ها در قسمت های خاصی کاربرد دارند.

برای مثال ما در قسمت تغذیه CPU به ولتاژ های 12 و 1.2~1.5 و یک ولتاژ دیگرکه چیزی حدود 0.9 ولت می باشد نیازمندیم.

برای مثال ولتاژ Vcore  ما باید چیزی بین 1.2~1.5 باشد. در نتیجه اگر در حال اندازه گیریVcore  بودید باید ولتاژی در همین حدود داشته باشید.

ولی اگر شما در قسمت تغذیه CPU ولتاژ 3.3 و یا یک ولتاژ غیر عادی مثل 4.3 و امثال آن داشتید باید بیشتر در مورد ولتاژ مربوطه جستجو کنید چرا که همچین ولتاژی در این قسمت نخواهیم داشت.حال در جلسات آتی به طور مفصل در مورد مدارات و ولتاژ های هر قسمت از مادربرد بحث خواهیم نمود و با استفاده از نقشه مدارات را تحلیل خواهیم نمود تا درک بهتری از مطالب گفته شده پیدا کنید. حال بیاید در مورد ولتاژ های حیاتی قسمت های مختلف بحث کنیم:

بلوک دیاگرام و ولتاژ های مادربرد در شکل ولتاژ های مربوط به هر قسمت در کنار آن نوشته شده است. ولتاژ های نامبرده همگی باید وجود داشته باشند و نیاز است که تعمیرکار این ولتاژ ها را حفظ باشد تا در زمان عیب یابی و ولتاژ گیری از صحت وجود ولتاژ های صحیح اطمینان حاصل کند. تمامی موارد بالا و ولتاژ های نامبرده در جلساتی جداگانه برسی خواهیم نمود و خواهیم گفت که از چه قسمت هایی باید این ولتاژ ها را اندازه گیری کنید. چرا که اگر در زمان ولتاژ گیری از ، دچار اشتباه شوید و اشتباه ولتاژ گیری کنید موجب سردرگمی و صرف هزینه و زمان بیهوده خواهد شد.

نحوه روشن شدن مادربرد

در این جلسه در مورد مدار تغذیه CPU بحث کنیم ولی فکر می کنم بهتر  باشد تا با هم در این جلسه مدارات و مراحل روشن شدن یک مادربرد را بررسی کنیم و ببینیم که وقتی ما از روی پنل شروع به پاور کردن مادربرد می کنیم در واقع چه اتفاقی می افتد و چه ولتاژ هایی برای استارت و روشن شدن نیاز داریم و یا چه عواملی می تواند از روشن شدن مادربرد ما جلوگیری کند از همین جهت فکر می کنم بهتر باشد که اگر یک دیدگاه کلی از این نحوه استارت مادربرد و اجزای آن داشته باشید درک مدارات تغذیهCPU  برای شما آسان تر خواهد بود. برای اینکه مادربرد ما روشن شود نیازمند یکسری ولتاژهای استاندارد در قسمتهای مختلف می باشد این ولتاژ بسته به مادربرد ما می تواند به یکی از ولتاژ های 3.3 ولت ، ۵ ولت ، 1.5و غیره باشد

از ولتاژ های اصلی که در روشن شدن مادربرد که از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد ولتاژ Standby پاور می باشد که برابر با ۵ ولت است .

برای اینکه مادربرد بتوانند دستور Start را دریافت کند نیاز است تا ما از پین PSW فرانت پنل شروع به استارت کنیم . با این اتصال یک پالس تحریک به سمت پل شمالی فرستاده می شود قبل از اینکه پل شمالی مادربرد را استارت کند به تست ولتاژ های مهم از جمله ولتاژ پاورگود و یا ولتاژ های مهم IC I/O که برابر 3.3 ولت و ۵ ولت می باشد می پردازد در صورتی که ولتاژ ها موجود باشند و چیپ جنوبی به خوبی تغذیه شود و کلاک پالس چیپ برای استارت موجود باشد و بر روی مادربرد اتصالی وجود نداشته باشد مادربرد استارت می شود

ولتاژی که ما برای استارت مادربرد به آن نیازمندیم ولتاژ)5vsb ۵ ولت استندبای ( هستش در ادامه خواهیم دید که این ولتاژ به پین پاور ما وارد می شود و برای استارت از این ولتاژ استفاده خواهیم نمود

نکته در مادربرد هایی که از رگولاتور استفاده می‌کنند ولتاژ مورد نیاز ما برای استارت 3.3 ولت خواهد بود . رگلاتور مربوطه وظیفه تامین این ولتاژ را برعهده دارد پس دقت کنید در مادربرد هایی که پین پاور آنها ۵ ولت برای استارت داشت دیگر رگولاتوری برای ولتاژ استندبای وجود نخواهد داشت

بلوک دیاگرام روشن شدن مادربرد

معمولا برای تولید ولتاژ پاور استندبای از یک فت یا رگولاتوراستفاده می شود که این رگولاتور ولتاژ ۵ ولت را از منبع تغذیه دریافت نموده و در خروجی یک ولتاژ 3.3 تحویل ما می دهد نمونه ای از این رگولاتور را می توانید در شکل زیر ملاحظه نمایید و نحوه تشخیص این رگولاتور چندان مشکل نیست در اکثر مادربرد های شرکت گیگا این رگولاتور به شماره ۱۱۱۷ خواهد بود اگر همچنان در تشخیص این رگولاتور مشکل داشتید مولتی متر خودتون را بردارید و شروع به ولتاژ گیری نمایید پروب مشکی را به بدنه مادربرد وصل کنید و پروب قرمز رنگ را به محلی که قرار است ولتاژگیری را انجام دهیم وصل خواهیم کرد

البته همیشه قرار نیست که این ولتاژ را یک رگولاتور برای ما تامین کند ممکن است که خود چیپ جنوبی زحمت تولید این ولتاژ را بکشد یا در مواردی این ولتاژ از IC معروف I/O تامین بشود و یا توسط یک فت.

ولتاژ استندبای از پاور و یا از رگولاتور تامین می‌شود و به پل جنوبی فرستاده می شود و در زمانی که این ولتاژ به منفی متصل شود مادربرد با یک پاس با لبه پایین رونده استارت خواهد شد. ۵ ولت و 3.3 ولت IC I/O ولتاژهای تغذیه این IC می باشند که از پاور دریافت می شوند.

حال برای اینکه این IC بتواند زمان را بشمارد نیاز به یک کریستال ساعتی دارد که پاس‌های با فرکانس مناسب را به آن برسوند در واقع وظیفه تولید این پالس ها را هم یک کریستال لوله ای شکل که مقدارش معمولا برابر۳۲ کیلوهرتز است برعهده دارد.که به کریستال لوله ای یا کریستال ساعتی معروف است

حال اگه این کریستال نتواند پالس تولید کند پس IC ما نمی تواند زمان را بخواند این IC می تواند تو خود چیپ جنوبی ما باشد و یا یکIC  جداگانه بر روی مادربرد باشد. کریستال برای اینکه بتونه کار کند و یا به قول معروف بتواند پالس تولید کند باید ولتاژ به پایه هاش برسد این ولتاژ می تواند از 0.3  ولت شروع شده و تا 1.5ولت باشه که مهمتر از آن این هستش که یک اختلاف ولتاژ برابر با مقدار حداقل ۲ ولت بین دو پایه های این کریستال وجود داشته باشد. ولتاژ پایه های کریستال را باطری بکاپ تامین می کند و در یکسری از مادربردهای از خود چیپ جنوبی تامین می شود. اگر ولتاژ کریستال از باطری بکاپ تامین می شود در صورتی که باتری ما خراب باشد مادربرد استارت نخواهد شد.

علت اینکه این کریستال علاوه بر اینکه برای مدار RTC پالس تولید می کند برای چیپ جنوبی هم پالس تولید می کند در واقع چیپ جنوبی نیاز به کلاک پالس های با فرکانس حدود ۳۲ کیلو هرتز دارد تا بتوانند روشن شود و وظایف خودش را انجام بدهد اما مادربردهایی که ولتاژ کریستال از چیب جنوبی تامین می شود دیگر برای استارت نیازی به باطری بکاپ ندارند. البته این مورد بیشتر در مادربرد های قدیمی اتفاق می‌افتاد که برای استارت نیاز به باطری بکاپ داشتند مادربردهای امروزی دیگر اینگونه نیستند و ولی در زمان تعمیر شما همه احتمالات را باید در نظر بگیرید.

بارها پیش میاد که اتصالی در قسمت های مختلف مادربرد باعث می شود که مادربرد یک لحظه استارت و بلافاصله خاموش بشود. علت اینکه مادربرد بلافاصله روشن و خاموش می شود چی هستش؟ همه منابع تغذیه یک استانداردی دارد که آن محافظت در برابر اتصال کوتاه هستش.  اتصال کوتاه چه زمانی رخ می دهد؟ وقتی که شما سیم فاز و نول را به هم می زنید فیوز شما می پرد. دلیل اش بخاطر اینکه جریان بیش از حد کشیده می شود. وقتی که جریان بیش از حد از سیم رد بشود و باعث می شود که ولتاژ افت کند به ژنراتور تولید برق فشار بیاید. سیم های ما داغ می کند و می سوزد و حتی می تواند موجب آتش سوزی شود.

در واقع منبع تغذیه ما حکم ژنراتور تولید برق را داره که ولتاژ را تولید می کند حالا اگه دو تا ولتاژ به هم اتصالی کند یا یکی از ولتاژها به زمین اتصال داده بشود آن وقت منبع تغذیه یک مدار پروتکشن دارد که سریع پاور را خاموش می کند و تا زمانی که این اتصالی رفع نشود پاور اجازه استارت را نمی دهد وقتی که مادربرد برای زمان خیلی کم سریع روشن و خاموش می شود. یعنی یک جایی در مادربرد اتصالی شده و پاور اجازه استارت شدن را نمی دهد که باید دنبال این اتصالی بگردید ، این اتصالی می تواند از یک خازن یا ماسفت باشد

بررسی شماتیک مدارات مربوط به روشن شدن مادربرد

تحلیل شماتیک و مدارات مربوط به پنل سوئیچ مادربرد را ملاحظه  می نمائید ، مشاهده می کنید که از چه مداراتی برای روشن شدن استفاده شده ، پایه های ۸ و ۶ پین مربوط به استارت پاور می باشند زمانی که ما این دو پین را به هم متصل کنیم مادربرد روشن می شود. همانطور که ملاحظه می کنید ولتاژ 5VSB از طریق مقاومت R335 وارد این پین می شود به این ترتیب بر روی این پایه ولتاژ ۵ ولت را خواهیم داشت  و این ولتاژ5VSB  را به پل جنوبی هدایت می کند ، خازن C185 نیز نقش فیلتر را بر عهده دارد زمانی که ما پین های ۶ و ۸ را به یکدیگر اتصال می‌دهیم. یک پالس تحریک برای پین PWR BTSW پل جنوبی فرستاده می شود سپس مادربرد استارت خواهد شد

مدارات مربوط به مدار RTC را ملاحظه می نمایید

باطری ولتاژ 3.3 ولت مورد نیاز ما را تامین می کند و از طریق دیود D3 و R193 به سمت خروجی فرستاده می شود ، نقش مقاومتR193  محدود نمودن جریان و خازنهای C87 , C151 , C88 به عنوان صافی هستند ، جامپر CLR CMOS نیز برای  Clear CMOSنمودن در موارد لزوم استفاده می شود .

نویسنده : مهندس عیسی رشوند