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Intel 8系时序学习
华硕B85-PROGAMER ver:1.01主板时序及相关电路描述
每一块主板开机都必须遵照其所属平台的时序规定一步步进行,弄明白每一类主板的上电时序、能够分析各部分电路的机理,是维修的基础。


图1  Intel 8系列芯片组标准时序
一、主板装入电池

1.CMOS电路
CMOS电路是主板上最先开始工作的电路。在主板上,CMOS是PCH中的一个存储器,其中存储日期、时间、硬盘参数等计算机的配置信息,这些信息在主板第一次开机过程中被配置并保存,所以首次开机会相对慢一点儿;如果硬件没有变动,第二次开机就不需要再配置了,启动便会较快。给CMOS供电的电路、CMOS存储器、保持日期和时间信息实时更新的RTC电路,可以统称为CMOS电路。CMOS电路需要一直有2.7V以上的直流供电才能正常运行,CMOS供电有两个来源:一个是板载电池,一个是由ATX电源提供的5VSB转换得到的3.3VSB。

图 2  CMOS电路示意图
2.  RTC电路时序说明
+BAT_3V来自板载电池或者+3VSB_ATX。
   +BAT_3V,①与桥的VCCRTC脚位直连,给桥内部CMOS模块持续供电;②与IO芯片NCT6791D的99脚直连,为IO高级睡眠状态控制模块供电。注:Advanced Sleep State Control (ASSC) Function 高级(相较于ACPI)睡眠状态控制功能,用于控制S3或S5状态下的系统电源。
   +BAT_3V经过电阻SR121,改名为S_SRTCRST#,复位桥内部的ME模块。
+BAT_3V经过跳线排针CLRTC 的1、2脚,改名为S_RTCRST#_R ,再经过电阻SR119改名为S_RTCRST#,给桥内部CMOS单片机复位(低电平时清除CMOS存储器中的原有配置信息)。
+BAT_3V经过电阻SR75,改名为S_INTVRMEN(Internal Voltage Regulation Model Enable的简写),给PCH内部的1.05VME电压调节模块送去开启信号。如果此信号被设定为低电平,那么桥就一定不提供内部的1.05V ME电压转换功能,而需要外供1.05V ME电压。
+BAT_3V经过电阻SR71,改名为S_INTRUDER_HDR(机箱入侵检测信号),机箱被打开后,该信号被置为低电平,蜂鸣器发出告警声。
+BAT_3V经过电阻SR74,改名为S_DSWVRMEN,给桥内深度睡眠功能模块的1.05V稳压器送去开启信号。如果S_DSWVRMEN被设定为低电平,则桥需要外部提供1.05V的深度睡眠待机电压。4代主板采用,6-13代主板都已不再采用。
   桥的VCCRTC脚获得3V左右的+BAT_3V 供电后,RTC子电路开始工作,产生32.768KHZ频率,为主板提供计时。SX1为晶体振荡器,SR3为反馈电阻(10M欧),SC1和SC2为谐振电容(都是10pf,分别连接反馈电阻的其中一端),这些元件与南桥中的反相器组成一个皮尔斯振荡器。

图3 CMOS电路点位图
二、主板插入ATX电源后,待机电路工作,桥复位
1.   +3VSB待机电路时序总述
ATX电源得到市电后,其第9针(紫色线)便能够产生5V电压,此电压被称为+5VSB;而后,ATX电源的内部控制电路也会在第16针(绿色线PSON)上产生5V的电压,绿色线上电压如果被拉低,ATX电源便会输出各路供电。
当主板插入ATX电源后,+5VSB_ATX经过PC305、PC300两个贴片电容滤波后,送入PU300的第3脚,经过PU300内部调整后,在第2脚输出3.3V,改名为+3VSB_ATX.
PU300是个线性稳压器GS1185LDF(LDO,封装形式TO-252),其第1脚为输出电压调整脚P_3VSB_ATX_ADJ_10(Adjust,调整),从其第2脚输出的3.3V电压再经PR300(1.15K欧)和PR301(2K欧)分压后送入第1脚,PU300根据1脚传入的这个电压再对2脚输出的电压进行微调,以便输出更加精确的电压。正常情况下,1脚电压在2.18V左右。
不同主板采用的线性稳压器也不同,维修时可以使用点位图,从ATX电源座的第9脚入手找到这个芯片。有的故障表现为这个产生3.3VSB电压的LDO芯片(线性稳压器)发烫,这种故障,这个LDO大多是没有损坏的,其发烫往往是下级电路有短路或者接近短路而过流导致的。

+3VSB_ATX直接送入IO( NCT6791D)的46脚和85脚,为IO内部的待机电路供电

图 4  5VSB→3VSB转换电路

图5  待机电路示意图
VCCDSW3_3(深度睡眠3.3V供电):+3VSB_ATX送入PQ301(P沟道MOS管)的S极,PQ301的栅极名为P_+3VSB_SW_10,意思是控制向PCH送+3VSB电压的开关,栅极电压受控于IO芯片NCT6791D的第70脚O_DEEPS5,当“(O_DEEPS5上的电压)-(+3VSB_ATX)”≦-0.4V时,PQ301便导通,在D极送出+3VSB,+3VSB 经0欧姆电阻S1R1550后,改名为+3VSB_ERP送入南桥共3个名称以VCCDSW3_3开头的针脚。
注:
高级睡眠状态控制(ASSC)功能,是在ACPI基础上增加的一个新的节能状态DeeperSleeping State(本主板命名为O_DEEPS5),在这个状态下,主板上的5VSB被关闭,但是+3V保持供电。如果在BIOS中启用了该功能,O_DEEPS5上的电压在深度休眠状态下为3.3V,在S0、S1、S2、S3、S4、S5状态下皆为0。如果在BIOS中禁用了该功能,O_DEEPS5上的电压在任何状态下皆为0。所以在待机状态(即S5状态,而非DEEEPS5状态)下,PQ301的G极电压为0V,那么PQ301导通。参见“图 4  5VSB→3VSB转换电路”。此仅为个人理解。
同时,+3VSB_ERP从ORN214排阻的第6脚传到第5脚,改名为O_RSMRST#,传入IO101脚(O_RSMRST#),复位IO的睡眠唤醒功能。
DPWROK(深度睡眠供电好): +3VSB_ERP经ORN214排阻,改名为O_RSMRST#后,还经0欧姆电阻SR142传入PCH 的DPWROK脚(信号名称S_DPWROK)。
SLP_SUS#PCH发给IO的信号(3.3V),令IO开启PCH的VCCSUS3_3供电(主待机供电)。不支持深度睡眠时,SLP_SUS#悬空。本机未采用此信号,而是将VCCSUS3_3与VCCDSW3_3的控制权交给了IO的O_DEEPS5(70脚)。
VCCSUS3_3本主板与VCCDSW3_3采用了相同的供电电路,都由+3VSB_ERP 供电,PCH共有9个VCCSUS3_3开头命名的针脚,为南桥在待机状态下的各种睡眠状态功能供电。
RSMRST#: +3VSB_ERP经ORN214排阻,改名为O_RSMRST#后,还传入PCH的RSMRST脚,复位南桥的睡眠唤醒功能,以便等候开机。Resume Reset(重新开始,复位),该信号由IO产生并送往PCH,它的功能是复位南桥内部集成的电源管理逻辑电路(ACPI控制器)。当RSMRST#为低时,ICH内部寄存器中表示供电状态的Power Failure值会被设为1,这意味着南桥认为主板此刻的待机供电不正常,就无法触发(RSMRST#信号也可以理解为IO将“待机电压正常”告知南桥芯片的信号)。RSMRST#可以在I/O、集成网卡等元件上量测得到,高为正常。实际维修中,RMSRST#信号不正常多由 I/O或网卡不良引起。

SUSCLK(挂起时钟):南桥收到RSMRST#后,南桥内RTC电路便产生挂起时钟,用于芯片内部刷新电路刷新外部芯片的时钟。该信号在维修中可以忽略。



图 6
2. ME供电电路
ME供电芯片PU3002(RT8065)的开启信号是桥发出的S_SLP_A#,也只有在桥发出S_SLP_A#后,ME供电芯片产生的P_+1.05ME_PGOOD_10才能通过0欧姆电阻PR3084向桥送出S_MEPWROK信号(通过PQ3020、PQ3021两个NPN三极管实现S_SLP_A#对S_MEPWROK信号传送的控制),“S_SLP_A#信号在待机状态下便由PCH产生”是该类型主板的特殊之处。
SLP_A#信号:桥发出的主动睡眠电路(Active Sleep Well,简称 ASW)电源开启信号,用于开启 ME模块供电 如果主板支持AMT并开启AMT功能,此信号会在触发前就产生;关闭AMT 功能,此信号在桥接收到O_PWRBTN#后发出的。 如果主板不支持AMT,SLP_A#悬空不采用。
ME供电电路故障不会影响触发,但是会造成反复重启不亮机。对于编写本文依照的主板“华硕B85-PRO GAMER”来说,BIOS默认情况下,ME供电电路是在待机状态下便工作的,所以放在此部分介绍;但是,ME供电电路又并不是触发的条件而是亮机的必要条件,而且很多主板是在触发后此电路才工作的,所以放在开机电路部分介绍,也是合适的。
“华硕B85-PRO GAMER”主板,其ME供电(包括P_+1.05ME_LX_10和P_+1.05ME_PGOOD_10),由芯片PU3002(RT8065)产生,该芯片的工作电源来自于由PQ300+PR1552(0欧)传送来的+5VSB_ATX;该芯片的工作开启信号是PCH发出的S_SLP_A#,该信号在待机状态下便由PCH产生。
S_SLP_A#是主板AMT主动管理技术模块复位的意思,如果主板没有AMT功能,该信号就悬空不采用。有的主板采用SLP_A#作为待机状态下USB口的供电开关。
ME供电正常后,PU3002(RT8065)还会向PCH发送S_MEPWROK信号——桥侧称为APWROK.
很多主板的ME供电是采用桥的1.05V或者有别于桥的1.05V供电的MOS管单独产生的,这样设计的话,ME供电在触发后才会有。
PU3002(RT8065)的工作原理。其供电来自于4脚的+5VSB_ERP。


图7  PCH的ME供电电路
三、按下开机键后
1.  触发电路
如图 8,在待机状态下(也可参考图 4),+3VSB_ATX除了直接或者间接送往IO和PCH,以对这两个芯片的待机功能供电和复位桥ACPI功能以外,还经过排阻ORN214的8、7两脚送给前面板接线排针的开机针脚SW+(O_PWRBTN#IN)。在未按下开机键时,排阻ORN214的8-7电阻(8.2KOhm),起电压上拉作用,让SW+针上保持稳定的3.3V电压;在按下开机键时,排阻ORN214的8-7电阻,起限流作用,不至于对地有大电流通过。
前面板接线排针的开机针脚SW+还经过电阻OR210(100Ohm)连接IO芯片的第61脚(O_PWRBTN#IN_R,这个信号后缀为“_R”,表示相对于O_PWRBTN#IN,此脚为信号接收者),电阻OR210也是限流电阻,是让IO的61脚上残存的电荷不至于瞬间全部释放而对IO造成扰动。


8

PWRBTN#:当按下前面板的开关键时,前面板接线排针的开机针脚SW+与SW-(地线)被短接,IO的61脚上的电压由3.3V被拉低为0V,松下开关键,IO的61脚上的电压重新恢复为3.3V,这样就形成了① “高→低→高”的跳变信号;然后②IO稍作延迟会将该跳变信号通过60脚(O_PWRBTN#)直接发送给PCH的AK41脚,相当于通知PCH——“主人,有顾客上门了,准备接单干活吧!我要对你供电了,行吗?”图 10为示波器同时抓取O_PWRBTN#IN_R和O_PWRBTN#的波形,从中可以看出O_PWRBTN#波形比O_PWRBTN#IN_R波形略有延迟。
                                                         
   

  
图 9
  
图 10
S_SLPS5#/11、S_SLPS4#/12、S_SLPS3#:PCH接到O_PWRBTN#这个通知,并且也收到了S_MEPWROK_PCH后,会产生S_SLPS5#信号,然后向IO和TPU先后发送⑤S_SLPS4#和⑥S_SLPS3#两个信号(即告诉IO:我的休眠、睡眠功能都已准备好了,随时可以苏醒以开始工作了,你全面供电吧)。
IO和TPU收到桥发出的S_SLPS4#和S_SLPS3#两个信号后,立即配合⑦将ATX供电的原来5V高电平的PSON#(O3_PSON#)拉低到0V;
于是,⑧ATX电源便进入全状态工作模式,开始输出+3V、+5V、+12V,CPU核心供电电路便开始工作。
13、VDIMM:内存供电是ATX电源便进入全状态工作模式后最先产生的供电,桥1.05V供电是对内存供电二次转换后得到的。内存电路分为两部分——5VDUAL供电控制电路+内存供电PWM电路。
5VDUAL供电控制电路,控制内存PWM电路的输入电源在S3状态下采用5VSB,而在S0、S1、S2状态下采用+5V。两种供电的切换受制于IO的71脚产生的O_3VSBSW#信号,这个信号在S3状态下为低电平。本部分电路细节见“图 11  内存5VDUAL电路+1.5VDUAL(PWM)电路”。

2. 内存供电电路
          本机内存电路原理


图 11  内存5VDUAL电路+1.5VDUAL(PWM)电路
+5VDUAL电路
此电路是为了实现在S3即STR状态(Suspend toRAM,挂起到内存)下,电源仍然继续为内存供电。
当系统处于S0、S1、S2状态下时,IO芯片的71脚输出经8.2K的PR636送来的3.3V高电平,NPN型三极管PQ617导通,拉低NPN型三极管PQ600的B极电压,PQ600截止,经8.2K电阻PR7027送来的+12V电压在N沟道MOS管PQ602的G极上得以保持,PQ602导通,将+5V输出到内存电压转换电路中;PQ617的导通,也同时拉低了PQ606的B极电压,PQ606截止,继而P沟道MOS管PQ604因G极保持了5VSB电压而截止,所以,在系统处于S0、S1、S2状态下时,5VSB并不送入内存电压转换电路中。注:PQ617导通,拉低PR600和PQ600的B极电压时,并不会拉低电压来源相同的IO的71脚电压,因为这两个分支电路中隔着PR7028这个8.2K的电阻呢。
当系统转入S3状态时,IO芯片经过内部电路将其71脚的电压拉低到地,于是PQ617截止,PQ600便获得由PR600送来的3.3V电压进而导通,这就导致PQ602的G极电压被拉低到0,PQ602截止,5VDUAL从+5V获得电压的这一通路被截断;但与此同时,NPN型三极管PQ606是导通的,PQ606的导通拉低了P沟道MOS管PQ604的G极电压到0,PQ604导通,将5VSB输出到内存电压转换电路中。

内存电压转换电路
华硕B85系列主板的内存供电通常采用RT8120PWM芯片。当给PWM芯片的第5脚和MOS管获得了5VDUAL供电后,芯片通过内部的误差放大器产生一个开启电压(让PWM芯片停止工作,只需在外部使用一个MOS管拉低此脚电压即可,本主板未设计这样作用的MOS管)。

图 12  内存电压转换电路

图 13  内存5VDUAL电路+1.5VDUAL(PWM)电路点位图截图
      内存VTT供电
内存供电产生1.5V后,由线性稳压器PU202随之产生0.75V的+VTTDDR。线性稳压器PU202的型号为UP0109PS,可与APL5337代换,此芯片为8支脚,只要VIN、VCNTL、REFIN正常,输出端VOUT就会得到0.75V的电压。VCNTL脚的电压来自于产生内存供电的5VDUAL;REFIN脚电压是0.75V,由1.5V内存供电经两个1K的电阻分压得到,此脚电压还受控于3VSB和SLP_S3#。

图 14  内存VTT供电电路图

图15  内存VTT供电电路点位图截图
3.   PCH(南桥)供电
B85主板PCH所需5种供电概述
INTEL 929138/82B85/SR178(PCH)工作,需要3VSB_ATX(本主板称为+3VSB_ERP)、+1.05ME、+3V、1.5V(本主板称为+1.5VLX)、+1.05PCH共5种电压的供电给PCH内部不同的模块使用。本主板在待机时便获得了3VSB_ATX和+1.05ME;触发后,ATX电源的+3.3V即具备;1.5V由LDO转换得到;+1.05PCH则由“AS358运放+N沟道MOS管”组合得到。
14、VCC可能是指+1.05PCH和1.5V桥供电吧。

+1.5V供电
PCH的1.5V供电,由线性稳压器PU301转换+3V供电得到,其基准电压由TPU(O2U1, KB3722Q)的29脚提供(P_+1.5VLX_REF_10)。

PU301这个LDO与转换+VTTDDR的PU202的型号一样,都为UP0109PS,只是这个PCH的+1.5VLX供电电路要简单一些。维修中遇到过TPU输出的P_+1.5VLX_REF_10电压过低,造成桥不工作的故障,换了TPU芯片好了的。

图 16  PCH的+1.5VLX供电电路图

图 17  +1.5V供电电路点位图截图
+1.05PCH供电
+1.05PCH是从内存供电电压转换来的,转换的方式是“运放+N沟道MOS” 。这种直流电压转换方式比“PWM芯片+双MOS管”的方式成本要低,比使用LDO得到的电压更精确。

ATX电源输出+12V的瞬间,运放AS358(PU3001)同相输入端也从TPU(O2U1)获得1.05V的电压,此时MOS管PQ3008的S端尚无电压,这样,PU3001的7脚输出高电平,PQ3008导通;PQ3008导通后,从其S极输出的电压等于或超过1.05V后,此情况通过PC3014被PU3001的6脚(反相输入端)感知,PU3001的7脚便输出低电平,MOS管PQ3008则截止。这样在运放AS358(PU3001)的控制下,MOS管PQ3008的S端便总是输出1.05V的电压。

图 18  +1.05PCH供电电路图

图 19  +1.05PCH供电电路点位图截图
4. CPU核心供电
CPU核心供电概述
15、VccCore_CPU  桥供电1.05V_PCH正常后,经过转换电路送给VRM芯片作为开启信号,以便让VRM开始工作产生预设电压1.7V。
VRM主控芯片工作时序:VCC→ENABLE→SVID→PWM-VR_RDY;
协控芯片工作时序:VCC→EN→PWM→BST/DRVH/SWDRVL

备注:VR_RDY(电源准备好),此信号在VCORE产生之后才会产生,若没产生该信号,必须检查之前的每个步骤(主控芯片与协控芯片的工作条件)。

图 20  本主板核心供电PWM主控芯片和协控芯片引脚定义

VRM主控芯片工作时序描述
      VRM主控芯片开启信号控制电路
VRM主控芯片的开启供电来自于PR794(8.2K)传来的+1.05PCH,+1.05PCH电压能否传给VRM主控芯片的开启引脚,取决于P_VCORE_EN_S3_10、P_+12V_ CPU_RDY#_10、P_+12V_ RDY#1_10这3个因素。
当PCH发出S_SLPS3#高电平时,3.3V的高电平经10K电阻PR801后改名为P_SLP_S3#传递到NPN三极管PQ801的B极,PQ801导通,其C极电压被拉低为0;经10K电阻PR804与PQ801的C极相连的PQ802的B极的电压也随着被拉低为0,PQ802截止,所以此时PQ802的C极(P_VCORE_EN_10)上具有的+1.05PCH电压得以保持。如果桥给的P_SLP_S3#为0,即电脑处于睡眠状态,PQ802就会导通,其C极上具有的+1.05PCH电压便会被拉低为0,同时也拉低PQ734、PQ735两个三极管C极的电压为0。  
当EATX12V(CPU的8针供电插座)获得到了+12V的+12V_CPU电压后,经过8.2K的电阻PR785与750欧的PR788分压得到0.84V电压后改名为P_+12V_CPU_RDY_10;再经过10K的电阻PR787,信号改名为P_+12V_ CPU_READY_10,然后连接到PQ731的B极,PQ731导通,PR783送给PQ731的C极的3VSB被拉低到0V;PQ731的C极与PQ734的B极直连,所以PQ734截止,那么,PQ734的C极(P_VCORE_EN_10)上具有的+1.05PCH电压得以保持。

EATXPWR12V(24针的ATX供电插座)的+12V电压经8.2K的PR782与750欧的PR780分压得到0.84V电压后,改名为P_+12V_ RDY1_10,再经10K的电阻PR781后,改名为P_+12V_READY1_10,并传给PQ730的B极,PQ730导通;阴PQ730的C极与PQ735的B极直连,也就拉低了PQ735的B极来自于22K电阻PR789传递来的+3VSB电压,PQ735截止,那么,PQ735的C极(P_VCORE_EN_10)上具有的+1.05PCH电压得以保持。

图 21  VRM主控芯片开启信号控制电路A

图 22  VRM主控芯片开启信号控制电路B
      VRM主控芯片各引脚定义和作用
  VRM主控芯片各引脚定义和作用  
当PQ734、PQ735、PQ802这3个NPN型三极管全部处于截止状态时,它们直连的C极才能同时保持从+1.05PCH获得的电压,这3个三极管的C极又与VRM芯片PU101的第1脚(P_VCORE_EN_10)直连,于是PU101得到了1.05V的开启电压。
  
VRM芯片ASP1252MNTXG第2脚为芯片工作供电,其来自于4.7欧姆的PR101送来的+5V;
  
VRM芯片ASP1252MNTXG第3脚为H_PROCHOT#(CPU过温信号,该信号来自于IO监视,VRM芯片接收到此信号时,采取存储在CMOS寄存器中的设定动作);
  
VRM芯片ASP1252MNTXG的4、5、6脚为H_VIDDATA、H_VIDALERT#、H_VIDCLK,它们是CPU得到桥发来的H_CPUPWRGD信号(该信号可在HR68、HR13的1脚或者HC1的2脚检测)后,主动向VRM芯片传送SVID信息要用的引脚,这三个信号可在开机后使用示波器测量;
  
VRM芯片ASP1252MNTXG的7脚为P_SMB_DATA_4,经0欧姆电阻PR152与IO的76脚和TPU的32脚(O2_SMB1_DATA)直连,其电压经O2RN3的7、8脚传来的+3VSB;  第8脚为P_SMB_CLK_4,经0欧姆电阻PR153与IO的75脚和TPU的31脚(O2_SMB1_CLK)直连,其电压经O2RN3的5、6脚传来的+3VSB;第9脚为P_SMB_ALERT#,经1K的PR148获得+3V电压,这个引脚算是被上拉为3.3V空置。
  
16、SYS_PWROK(前几代主板上叫做VRMPWRGD,由PWM芯片发给PCH,其实叫做VRMPWRGD更好理解):VRM芯片ASP1252MNTXG的10脚为P_VCORE_VROK_10,VRM工作正常后产生这个信号给PCH,其电压为经1K电阻PR138送来的+3V;其经8.2K电阻PR806送至PQ804的B极,使PQ804导通从而拉低N沟道MOS管PQ803的G极电压(由8.2K的PR803送来的5VSB),使PQ803截止,达到PQ803的D极能够保持住经1K电阻PR802送来的+3V电压,该电压送至TPU(O2U1)的48脚,同时经8.2K的O2R12送达PCH的SYS_PWROK脚(O2_VRMPWRGD),也经0欧电阻O2R11送至TPU(O2U1)的38脚(O2_VRMPWRGD_R)。
  
第11脚,P_VCORE_TM_10,Temp  Monitor(Temp Sense),多相转换器的温度感应输入。通过0欧姆电阻PR175与热敏电阻PTR101(TH05-3H103HR,10K欧,在CPU供电下管PQ123的S极旁边)相连,但是该电阻并无电压来源,似被闲置。
  
第12脚,P_VCORE_OVP#_10,Over Voltage Protection过压保护,其通过10K电阻PR150与+3V供电相连,功能被闲置。
  
第13脚,P_VCORE_ADDR_10,地址编程引脚。通过95.3K的电阻PR176和0欧姆电阻PR182接地,对SVID地址做了编程配置。
  
第14脚,P_VCORE_PWM4_10,向协控芯片PU141发送PWM波形信号。
  
第15脚,P_VCORE_PWM2_10,向协控芯片PU121发送PWM波形信号。
  
第16脚,P_VCORE_PWM3_10,向协控芯片PU131发送PWM波形信号,其经69.8K电阻PR156接地的作用是什么?
  
第17脚,P_VCORE_PWM1_10,向协控芯片PU111发送PWM波形信号,其经100K电阻PR157接地的作用是什么?
  
第18脚,P_VCORE_DRM_10,驱动协控芯片PU141的引脚。通过49.9欧电阻PR1008、PR195、PR190、PR1012分别向4个协控芯片的驱动引脚(3脚)提供驱动电压+5V。
  
第19脚,P_VCORE_CSP1_10,相位1的电流均衡感测运算放大器的输入端。current balance sense amplifier for phase。
  
第20脚,P_VCORE_CSN1_R_10,相位1的电流均衡感测运算放大器的反相输入端。
  
第21脚,P_VCORE_CSP3_10,相位3的电流均衡感测运算放大器的输入端。
  
第22脚,P_VCORE_CSN3_R_10,相位3的电流均衡感测运算放大器的反相输入端。
  
第23脚,P_VCORE_CSP2_10,相位2的电流均衡感测运算放大器的输入端。
  
第24脚,P_VCORE_CSN2_R_10,相位2的电流均衡感测运算放大器的反相输入端。
  
第25脚,P_VCORE_CSP4_10,相位4的电流均衡感测运算放大器的输入端。
  
第26脚,P_VCORE_CSN4_R_10,相位4的电流均衡感测运算放大器的反相输入端。
  
第27脚,P_VCORE_VBOOT_10,通过PR101+PR164+PR170(20K欧)与接地电阻PR177(3K欧)形成的分压电路将+5V电压转换为0.65V
  
第28脚,P_VCORE_ICCMAX_10,核心输出的过流阈值设置。通过与电流感测比较器相连的电阻设置阈值。它通过10欧电阻PR130与4个相位的电流感测运放器的反相输入端相连。
  
第29脚,P_VCORE_CSP_10,核心总电流感测放大器的输入端。它与每相核心供电的输出端直连。
  
第30脚,P_VCORE_CSN_R_10,核心总电流感测放大器的反相输入端。它通过“0欧姆电阻PR128+28K电阻PR140”向本芯片31脚P_VCORE_VINSEN_10(总输入电流感测引脚)提供信息。
  
第31脚,P_VCORE_VINSEN_10,核心总输入电流的监视器。
  
第32脚,P_VCORE_IOUT_10,核心总输出电流的监视器。通过0欧姆电阻PR1000向TPU的21脚输出O2_IMONT信息。
  
第40脚,H_THERMTRIP#_R,过热跳闸信号,该引脚通过10K电阻PR1016接入+3V,被闲置。
  
第41-45脚,为接地引脚。
VRM协控芯片工作描述
本主板核心供电协控芯片(MOS管驱动IC)采用的是NCP81166MNTBG。下面描述以协控芯片之一PU111为例描述:
  
工作时序:
  
VCC→EN→PWM→BST/DRVH/SWDRVL  
                                                                     

图  23  核心供电协控芯片周边元件

         图 24  核心供电协控芯片引脚定义
第1脚,P_VCORE_PWM1_10,从主控芯片的17脚(P_VCORE_PWM1_10)获得PWM波形信息(使用示波器检测),与100K欧的接地电阻PR157并联(起什么作用?),这个电阻短路,将导致PWM信号消失,MOS管将不能被驱动;
第2脚,接地脚;
第3脚,P_OD#1_10,开启信号引脚,从主控芯片的第18脚获得开启电压+5V;
第4脚,P_VCORE_VCC1_R_20,芯片工作电源输入,从+12V_CPU经过串联的两个小阻值电阻获得12V电压,这两个电阻若有断路,本芯片将不工作;
第5脚,P_VCORE_LG1_20,本协控芯片内部产生的下管驱动波形的输出脚,直接连接下管的G极,用示波器测量,若有波形但不正常,说明本芯片坏;
第6脚,P_VCORE_PHASE1_20,核心供电的输出引脚,后级连接电感和滤波蓄能电容,以便对CPU提供波形更加平稳的供电,在后级各个元件上测量电压都可以;
第7脚,P_VCORE_R_HG1_20,本协控芯片内部产生的上管驱动波形的输出脚,通过1欧电阻连接上管的G极(这个1欧姆电阻应该是起限流作用,其断路将造成上管不工作而无CPU供电输出,其短路应该影响不大),用示波器测量,若有波形但不正常,说明本芯片坏;
第8脚,P_VCORE_BST1_20,对MOS管G极供电的自举升压引脚。本芯片6脚在向CPU供电的同时,还通过串联的PC140电容+1欧姆电阻PR188与本引脚相连,实现对上管G极供电的自举升压,对G极的供电峰值会达到20V以上(在上管S极输出电流期间,对PC140电容充电,形成较高电压;上管关闭时,通过1欧姆电阻PR188对此引脚送电,才能使本芯片的第7脚始终有能力送出高于下管S极4.5V以上的电压)。这个自举升压电容若被击穿,将会导致CPU供电不稳而反复重启;这个1欧姆电阻应该是起限流作用,其断路或者阻值变大也会造成CPU供电不稳定。

5. 从PCH_PWROK到CPURST#
        从PCH_PWROK到CPURST#时序环节概述


图25  从PCH_PWROK到PCIE_RST#时序概略图
当①PCH产生了O_PWROK并且②得到了+1.05PCH,就会③产生25MHz基准时钟,PCH会④将这个基准时钟调整为不同设备(功能部件)所需的频率发送给相应的设备;
⑤PCH发送S_DRAMPWRGD给CPU,电压0.94,在HR517和 HR516这两个分压电阻的第1脚可测到,S_DRAMPWRGD的电源来自+1.5VDUAL(内存1.5V供电);
⑥PCH发送H_CPUPWRGD(CPU供电电源已准备好)给CPU,相当于桥告诉CPU:你的供电模块已具备了工作条件,你自己可以发出对它的工作要求(SVID)了,这个信号可在HR13的第1脚测到;
⑦CPU向其核心供电的PWM主控芯片(VRM)发送H_VIDDATA(检测点有110欧姆的HR4的第1脚、PR127的第1脚等,由VCCIO供电)、H_VIDCLK(测试点:54.9欧姆电阻PR123,由VCCIO供电)、H_VIDALERT#(测试点:44.2欧电阻HR6,由VCCIO供电);
本主板在电源全面供电后, VRM芯片便开始工作了,此时正确获得了CPU的VID之后,便能够⑧向CPU输出准确的核心电压了;
⑨VRM芯片在稳定输出CPU核心电压后,通过子电路向PCH发送VRMPWRGD信号,电压3V;
⑩PCH获得高电平的VRMPWRGD信号后,发送高电平PCH_PLTRST#信号给TPU第10脚,并通过0欧姆电阻SR561给IO的第26脚,PLTRST#意思为主板各主要功能模块全都复位了,可以协同处理业务了;
11、高电平PCH_PLTRST#信号使HQ8截至,使CPU产生H_CPURST#高电平信号,参见图 17;

12、IO芯片得知平台已复位的信息后,通过内部电路,发送O_PCIRST#_PCIEX16_1、O_PCIRST#_PCIEX16_2、O_PCIRST#_PCIEX16_3,复位各PCIE设备。

        从PCH_PWROK到CPURST#时序环节详述

  
   

图 26  华硕B85-PRO GAMER PSON#控制电路
  
说明:
  
1)       PCH分别向IO和TPU发送S_SLPS4#和S_SLPS3#;
  
2)       IO收到3.3V的S_SLPS3#时,通过内部电路将33欧小电阻OR211的2脚接地;
  
3)       TPU收到3.3V的S_SLPS3#时,经过1K电阻O2R5向N沟道MOS管O2Q1发送高电平的O2_CUT_PSON#_R,O2Q1导通;
  
4)       O2Q1导通后,ATX的16脚便与IO的63脚以微小的电阻相连,电压趋近于0,ATX电源便进入全状态工作模式,开始输出+3V、+5V、+12V,CPU核心供电电路也开始工作;
  
5)       ATX电源进入全状态工作模式后,其第8脚便发送B_ATX_PWROK信号到IO的80脚;
  
17、PCH_PWROK:IO收到ATX电源发来的ATX_PWROK信号,并检测复位针和各路电压都正常后,发出PCH_PWROK(本板命名为O_PWROK)给桥的PWROK脚,电路细节描述如下:
  
6)       IO的第80脚收到B_ATX_PWROK信号后,从82脚向SQ37的G极发出高电平O_PWROK_SIO;SQ37导通,其S极获得由1K电阻O2R5提供的3.3V电压,从而使PCH和TPU产生3.3V的O_PWROK信号,表示“ATX电源好+CPU核心供电控制芯片状态好”。
  
7)       CPU核心供电PWM主控芯片PU101运行正常后,便从其1脚发出高电平P_VCORE_VROK_10信号,经PR806送到PNP型三极管PQ804的B极使其导通,从而截断PQ803,继而使TPU的48脚产生高电平的VRMPWRGD信号,接着,TPU便从38脚发出高电平的O2_VRMPWRGD信号给PCH和SQ36的G极,从而使SQ36导通,因为此时SQ37同时处于导通状态,所以SQ35的G极电压便被置为0V,因此SQ35截止;
  
8)       SQ35截止,PCH和TPU便相当于接收到了3.3V高电平的O_PWROK信号。
  
注:
  
本板子的O_PWROK信号为高电平,不仅仅意味着ATX电源好,而且还意味着“CPU核心供电主控芯片已开始正常工作”。
  
TPU相当于辅助IO,有些像O_PWROK信号,USB节能等放在此IO上。华硕的TPU(Turbo  Processing Unit)功能是一颗由华硕自主研发的控制芯片,其智能加速引擎能够自动侦测CPU和主板的超频潜力,快速且安全地提升PC性能,特别适合不熟悉BIOS手动超频的普通用户。华硕官方宣称TPU可以提升系统性能达37%,实测结果与这一宣称相近。
18、本主板的APWROK 信号(主动睡眠电路供电好,ACTIVE SLEEP WELL  PWRER OK信号,当为高时,说明ASWSUB-SYSTEM<主动休眠子系统>系统稳定工作了),是在待机时便由PU3002(RT8065)第8脚发出的P_+1.05ME_PGOOD_10,经0欧姆电阻PR3084后改名为S_MEPWROK,然后再经一个0欧姆电阻SR519改名为S_MEPWROK_PCH送达PCH的APWROK脚。
19、DRAMPWROK:PCH发送S_DRAMPWRGD给CPU,电压0.94,在HR517和 HR516这两个分压电阻的第1脚可测到,S_DRAMPWRGD的电源来自+1.5VDUAL(内存1.5V供电);
  
20、25MHzCrystal  Osc:当PCH产生了O_PWROK并且得到了+1.05PCH,就会产生25MHz基准时钟(把这个信号放在时序的这个环节,是在这个环节基准时钟必须已经产生的意思,而非必须产生于此时);
  
25MHz时钟电路与RTC时钟电路类似,由晶振SX2、反馈电阻SR14(1M)、谐振电容27Pf的SC8与SC9组成,区别是RTC时钟电路中反馈电阻的阻值是10M欧。
  
21、PCH Output Clocks:PCH将25MHz这个基准时钟调整为不同设备(功能部件)所需的频率发送给相应的设备,这些信号如:S_V_DDCA_CLK、F_SPI_CLK、L1_SMBCLK、A_Z_BITCLK、S_HDMI_D_CTRL_CLK、S_DP_HDMI_C_CTRL_CLK、S_DVI_B_CTRL_CLK等,其他如右图;
  
22、PROCPWRGD:PCH发送H_CPUPWRGD(CPU供电电源已准备好)给CPU,相当于桥告诉CPU:你的供电模块已具备了工作条件(此时,已经产生了1.7V的预设核心电压),你自己可以发出对它的工作要求(SVID)了,这个信号可在HR68、HR13的1脚或者HC1的2脚检测到;PROC=处理器全称Processor。
  
时序的以下环节,必须已经安装了CPU
  
23、CPU SVID:这是一套信号,包括H_VIDDATA、H_VIDALERT#、H_VIDCLK,它们是CPU得到桥发来的H_CPUPWRGD信号后,主动向VRM芯片(ASP1252MNTXG的4、5、6脚)传送的,这三个信号可在开机后使用示波器测量;这3个信号的供电来自于+VCCIO_CPU(1.05V)。
  
24、vcccore_CPU:VRM芯片将CPU核心供电电压调整至SVID指定的值,这个值可在BIOS中看到,或者使用系统监测软件查看,无法在主板上测量到;
  
25、PLTRST#:桥发出3.3V的PCH_PLTRST#信号给IO的26脚,在OC502的第2脚可以测到这个信号;
  
26 、PLTRST_PROC#:就是CPURST#,PLTRST#置高后,桥便发出这个令CPU复位的信号,PROC是Process的略写。两个信号的关联电路见“图 17  CPURST#信号产生及部分LED状态灯点亮电路图”。高电平PCH_PLTRST#信号使HQ8截至,使CPU产生H_CPURST#高电平信号。

  

     图 27  PCH输出的系统各时钟列表

        CPURST#信号产生及部分LED状态灯点亮电路图


图 28  CPURST#信号产生及部分LED状态灯点亮电路图

6. CPU外围供电

当+1.05PCH电压产生后,还需要产生两个电压给CPU内部使用,这两个电压是+VCCIO_CPU(总线电压)和VCCST(维持电压),这两个电压通过0欧姆电阻转换得到。

图29  1. CPU外围供电电路图
        +VCCIO_CPU供电
该供电为H_VIDDATA、H_VIDCLK、H_VIDALERT#、H_PROCHOT#(处理器过热,PROC是Process的略写)、H_CPURST#等诸多CPU信号提供1.05V电压,与IO芯片(NCT6791D)的119脚相连。

该供电来自于+1.05PCH,但是只有HR510这个电阻位的1脚与+1.05PCH相连,从点位图上没有发现其他实际链路,而HR510这个电阻并未置件,难道这个电阻位的1、2脚在板层内相连了?需要测量求证。+VCCIO_CPU的测试点可选择HR510焊盘的第2脚等下图点位:

图 30  +VCCIO_CPU电压检测点
        VCCST供电
VCCST没有电压,CPU也不能复位。

图 31  VCCST供电电路图
四、        CPU复位以后
    1.  复位PCIE插槽
IO芯片获得平台已复位的信息后,通过内部电路,发送O_PCIRST#_PCIEX16_1、O_PCIRST#_PCIEX16_2、O_PCIRST#_PCIEX16_3到相应PCIE插槽的A11脚,复位各PCIE设备。维修中,常常测量A11脚是否有了3.3V电压,若有就说明桥已将自己复位的信息通知了IO,而且IO也复位了PCIE设备。

图 32  PCIRST#_PCIEX16信号来源图
    2. 内存复位
内存复位是CPU读取BIOS的紧前条件。内存复位信号,有的板子由CPU(AK22脚)通过一个电阻传送给内存的168脚(比如华硕和华擎B85的板子),有的板子则是每个内存槽的168脚与CPU的AK22脚直接相连(比如V星B75和B85的板子,板子上看着电阻位没有置件,实则电阻位的两个脚已被短接)。其电压的来源可能是CPU引脚,但是此引脚有电压并不意味着内存复位就成功了,使用示波器上能捕获到复位动作的波形才能确定内存被复位。
下图为内存复位的短暂波形。

内存复位要求4个条件:CPU运行正常、CPU座的AK22针脚与CPU的相应触点接触良好、CPU座的AK22针脚与内存槽的168脚间的无断路、内存条良好且与内存槽接触良好。

图 33  内存复位波形图
    3. 读取BIOS

           BIOS被系统正确读取的条件
PCH与BIOS相连的触点没有虚焊、PCH与BIOS相连的触点与BIOS引脚间无断路、BIOS芯片无损坏且BIOS软体正确、BIOS供电正常。

BIOS引脚定义及正常电压


图 34  BIOS引脚定义及正常电压
     使用示波器观察BIOS是否被正常读取
判断BIOS是否被正常读取,看波形是比较稳妥的:通常BIOS读取需要数秒,CMOS被重置后,可能需要10秒以上的时间,读取期间都会有波形出现,如果只有短暂的波形甚至示波器上只是出现电压毛刺,都说明BIOS未被正常读取。
  图  35  BIOS正常波形抓图  
图  36  未读取到BIOS



五、亮机的最后要求——桥输出显示信号到图形接口
如果使用核显,前面的条件都具备,仍不亮机的话,就要怀疑桥和板载显示接口周边电路的问题。使用核显,红绿蓝信号以及行场同步信号都是桥发出的。
如果使用独显,因为PCIE接口的数据传输都是与CPU直接通信的,数据方面与桥没有关系,但是时钟、总线等信号依然是桥给的,所以使用独显不显示也不能忽视了桥的问题。
前面的条件都具备,仍不亮机的话,很多情况是桥的与图形信号相关的个别触点虚焊造成的,可以先加焊桥试试,不行再查其他原因。


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2#
发表于 2024-12-6 09:31:53 | 只看该作者 来自: 广东深圳 来自 广东深圳
内存复位是CPU读取BIOS的紧前条件。======不是读取bios的,是读取内存的。

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3#
发表于 2024-12-6 10:29:37 | 只看该作者 来自: 吉林吉林 来自 吉林吉林
相当全了,谢谢楼主

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4#
发表于 2024-12-6 15:33:28 | 只看该作者 来自: 广东 来自 广东
感谢楼主分享,点赞支持

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5#
发表于 2024-12-27 15:57:37 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
好文章,适合初学入门!

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6#
发表于 2024-12-27 17:06:34 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
这样的板子市场上应该很少见了吧

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7#
发表于 2025-2-24 14:28:29 | 只看该作者 来自: 安徽 来自 安徽
这个帖子知识量真丰富 必须收藏

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