本文是根据华硕B85-PRO GAMER的点位图,学习月饼老师发的一张8系时序图的记录,学习中还参考了网上一位姓朱的老师的视频,文中几个图也是在这位朱老师的图的基础上修改得来的。月饼老师的那个帖子我搜了好一阵子,没搜到,所以这里不发链接了。朱老师的名字我翻了他的短视频也未得到。在此,对他们两位表示感谢。文中必有很多错误,老师们看到了请费心指正。
编写本文时,由于想把系统启动的过程分作几个大过程,每个大过程内又分若干小环节,这样26个时序就不那么突出了,在WORD文档中,这可以用目录和书签索引兼顾,但是发在论坛里,我就不知怎么编制“时序索引”了,所以最后只好把26个时序序号用大的红色的字体突出出来,像这个样子:①、②、③、……11、12、13、……
编写这样的帖子太费精力,还想写150/250/350这一套板子的时序详解,不知要在什么时候才能写出来,因为我还没有学习到。
华硕这款板子的点位图和电路图参见这个帖子:https://www.chinafix.com/thread-1365592-1-1.html
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。
① +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。
② +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。
③ 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
④ 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IO的101脚(O_RSMRST#),复位IO的睡眠唤醒功能。
⑤ 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)。
⑥ 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)。
⑦ 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。
⑧ 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。
图 8
⑨ 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。
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图 9
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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。
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