Mainboard: Mạch ổn áp nguồn cho Chipset

1. 
   
   
   - Chipset bắc sử dụng tới 4 điện áp Vcc, trong đó có hai điện áp chung với CPU và RAM, hai điện áp chung với Chipset nam
   - Chipset nam sử dụng tới 5 đường điện áp, trong đó có hai điện áp chung với Chipset bắc là 1,5V và 1,8V ba điện áp lấy trực tiếp từ nguồn ATX là 5V STB, 5V và 3,3V.
2. Xác định các mạch ổn áp cho Chipset trên Mainboard
   
   Việc xác định đúng các mạch ổn áp cho Chipset trên Mainboard là tương đối phức tạp bởi các lý do sau đây:
   - Ta không thể đo vào chân của Chipset bởi Chipset sử dụng chân gầm
   - Các mạch in phía sau Chipset được phủ một lớp sơn cách điện
   - Trên các đời Mainboard khác nhau sử dụng nhiều loại mạch ổn áp khác nhau
   - Các loại Chipset khác nhau sử dụng nhiều loại điện áp khác nhau

    

   Để xác định được bạn dựa vào một số đặc điểm sau:
   - Mạch ổn áp cho hai Chipset thường nằm trong khu vực giữa hai Chipset
   - Khi hoạt động chân S thường có 1,5 đến 1,8V
   - Mạch thường sử dụng IC 8 chân để điều khiển Mosfet
   - Một số Mainboard đời mới sử dụng nguồn xung như mạch VRM của CPU vì vậy mạch có các cuộn dây

   

   Đèn Mosfet ổn áp nguồn cho Chipset

   

   Đo vào chân S của một đèn Mosfet đứng khu vực giữa hai Chipset
   thấy có 1,5V hoặc 1,8V  => đó là các đèn ổn áp cho Chipset

3. Mạch ổn áp sử dụng IC dao động điều khiển đèn Mosfet đơn.

   

   Sơ đồ nguyên lý của mạch ổn áp nguồn cho Chipset

   
   Mạch ổn áp cho các Chipset trên vỉ máy

   
   Sơ đồ nguyên lý của mạch ổn áp nguồn cho Chipset sử dụng IC dao động
   - Ta có thể thay đổi được điện áp ra bằng cách thay đổi giá trị điện trở trên cầu phân áp của mạch hồi tiếp
   
   Nguyên lý hoạt động của mạch
   - Khi có nguồn cung cấp, IC ổn áp sẽ tạo ra điện áp điều khiển ở chân GATE để đưa tới điều khiển chân G của Mosfet, Mosfet mở ra điện áp 1,5V cấp cho phụ tải là các Chipset, mạch giữ được điện áp ra là giá trị không đổi nhờ vào đường hồi tiếp lấy từ chân S của đèn Mosfet hồi tiếp về chân FB của IC thông qua cầu phân áp R106 và R107, nếu điện áp ra tăng > 1,5V thì điện áp hồi tiếp về chân FB cũng tăng, IC sẽ tự động đưa ra tín hiệu điều khiển giảm xuống, đèn Mosfet hoạt động giảm và điện áp ra sẽ giảm trở về vị trí ban đầu. Nếu điện áp ra bị giảm thì quá trình điều khiển sẽ ngược lại.
   - Mạch có thể điều chỉnh được điện áp ra thay đổi từ 1 đến 3V  khi ta thay đổi giá trị điện trở trên cầu phân áp R106-R107 tức là thay đổi điện áp hồi tiếp về chân FB của IC

   
   Các chân IC và hình ảnh IC thực tế

4. Mạch ổn áp sử dụng IC khuếch đại thuật toán điều khiển đèn Mosfet.

   IC khuếch đại thuật toán LM324M  (4 cổng) được sử dụng
   trong các mạch ổn áp nguồn cho Chipset và RAM

   Mạch ổn áp sử dụng một cổng của IC khuếch đại thuật toán LM324M mạch có khả năng điều chỉnh được điện áp ra bằng cách thay đổi giá trị các điện trở trên cầu phân áp của mạch hồi tiếp

   Phân tích mạch: - Chân 10 của IC được đấu với điện áp chuẩn do đi ốt Zener tạo ra - Chân 9 nhận điện áp hồi tiếp từ cầu phân áp R209 và R210, nếu ta muốn thay đổi điện áp ra thì điều chỉnh giá trị của một trong hai điện trở này. - Chân 4 là nguồn Vcc - Chân 8 là điện áp một chiều đưa ra để mở đèn MosfetNguyên lý ổn áp: - Khi điện áp chân 10 được gim cố định bởi đi ốt zener, nếu điện áp chân 9 giảm thì điện áp chênh lệnh giữa chân 10 và 9 sẽ tăng, IC khuếch đại thuật toán cho ra điện áp ở chân 8 tăng => đèn Q31 dẫn tăng. * Giả sử dòng tiêu thụ của tải tăng lên, điện áp ra có xu hướng giảm xuống, khi đó điện áp hồi tiếp về chân 9 sẽ giảm và theo nguyên lý trên thì đèn công suất sẽ dẫn tăng lên để đáp ứng được dòng tăng của tải.

   Mạch ổn áp sử dụng hai mạch ổn áp mắc nối tiếp:
   - Để tăng chất lượng của điện áp ra, người ta có thể thiết kế hai mạch ổn áp mắc nối tiếp (như hình dưới), đồng thời với mạch dạng này, mỗi đèn ổn áp sẽ giảm bới được điện áp DS, từ đó nó giảm được công suất mà nó phải gánh.
   
   Mạch ổn áp cấp nguồn 1,5V cho Chipset, mạch có thể thay đổi được điện áp ra nếu ta thay
   đổi giá trị của một trong hai điện trở R173 và R174

5. Mạch ổn áp hạ áp sử dụng IC điều khiển và bộ lọc L-C
   - Đây là mạch ổn áp có nguyên lý hoạt động tương tự như mạch VRM (ổn áp nguồn cho CPU), mạch này thường được sử dụng trên các Mainboard chất lượng cao, trên Mainboard đời mới hiện nay.
   - Mạch sử dụng IC – RT9214, IC có 8 chân (như sơ đồ nguyên lý dưới đây)
   

    

   Các chân IC:
   - Chân (1) là chân BOOT – Đây là chân nhận điện áp khởi động cho IC
   - Chân (2) là chân UGATE (Upper_GATE) cửa trên đi ra điều khiển chân G của đèn Mosfet trên
   - Chân (3) là Mass
   - Chân (4) là chân LGATE (Lower_GATE) cổng ra điện áp thấp để điều khiển Mosfet ở phiứa dưới
   - Chân (5) là chân VCC – chân nguồn cung cấp cho IC, IC có thể hoạt động  được với nguồn cung cấp từ 5 đến 12V
   - Chân (6) là chân FB (FeedBack Voltage) điện áp hồi tiếp – nhận áp hồi tiếp về để tự động điều khiển điện áp ra, để có thể thay đổi điện áp ra theo ý muốn, ta có thể điều chỉnh giá trị của một trong hai điện trở lấy điện áp hồi tiếp.
   - Chân (7) chân OPS (Ocset Por and Shutdown) đây là chân cảm biến dòng
   - Chân (8) chân PHASE – kết nối đến  chân nguồn của Mosfet Upper và chân nền của Moset Lower

   Mạch có thể được thiết kế để lấy ra điện áp theo ý muốn dựa vào công thức sau đây.
   

6. Mạch ổn áp sử dụng IC ổn áp có hồi tiếp.
   - Một IC có thể thay thế được cho cả IC điều khiển và đèn Mosfet đó là IC ổn áp có hồi tiếp LM-1117
   - Nguyên lý hoạt động của IC này rất đơn giản, chỉ cần mắc theo sơ đồ mạch ở dưới là bạn đã có một điện áp ra cố định
   - Để có được điện áp ra thay đổi theo ý muốn, bạn chỉ cần thay đổi giá trị R2
   Tuy nhiên mạch cho dòng không lớn lên chỉ được sử dụng để điều khiển các điện áp phụ cho Chipset như điện áp 1,8V

    

   

   

Trả lời câu hỏi thường gặp về mạch ổn áp cho Chipset

1. Câu 1 – Nếu hỏng các mạch ổn áp nguồn cho hai Chipset thì Mainboard có hiện tượng gì ?Trả lời:
   - Nếu mạch ổn áp cho Chipset không hoạt động (mất điện áp 1,5V hoặc 1,8V cấp cho hai Chipset), hai Chipset sẽ không hoạt động, khi đó Mainboard sẽ không khởi động, không báo sự cố bằng tiếng bíp, không lên màn hình, tuy nhiên bật mở nguồn vẫn có tác dụng quạt nguồn vẫn quay (do mạch mở nguồn chạy bằng điện áp 5V STB)
   - Khi kiểm tra bằng Card Test Main bạn sẽ thấy đèn RST sáng liên tục không tắt hoặc không sáng (đây là hiện tượng mất Reset – đề cập ở bài sau)
   - Nếu Mosfet bị chập => sẽ đưa cả 3,3V hoặc 5V vào Chipset, khi đó Chipset chạy bị nóng và sẽ bị hỏng sau một thời gian sử dụng.
2. Câu 2 – Làm sao để xác định được đâu là đèn Mosfet ổn áp nguồn cho Chipset ?
   
   

    

   Trả lời:

   
   - Việc xác định đèn Mosfet ổn áp cho hai Chipset là tương đối khó vì các chân cấp nguồn cho Chipset ta không thể đo được bởi Chipset là dạng chân gầm, tuy nhiên ta có thể căn cứ vào một số đặc điểm sau:
   - Đèn ổn áp cấp nguồn cho hai Chipset thường nằm ở khu vực giữa hai IC
   - Chân D của đèn thường có 3,3V
   - Nếu mạch ổn áp còn sống thì chân S của đèn có 1,5V DC (với Chipset Intel) hoặc có 3V (với Chipset VIA)

3. Câu 3 – Chipset nam hay hỏng ở dạng gì, nguyên nhân tại sao lại hỏng ?Trả lời:
   
   3.1- Chipset nam hay hỏng ở hai dạng sau:
   – Chập Chipset – chập đường nguồn 3,3V hoặc 5V
   - Không cho ta  tín hiệu Reset hệ thống

    

   * Biểu hiện của Chipset bị chập là:
   - Cấp nguồn cho Main khi chưa bật công tắc, Chipset nam đã nóng hoặc sau khi bật công tắc, Chipset rất nóng (sờ tay vào lâu có thể bỏng tay) => đây là hiện tượng Chipset bị chập, trường hợp này bạn cần phải thay Chipset nam
   

   Một Chipset tốt khi chúng hoạt động, Chipset hơi ấm khoảng  40^o C

   * Không cho ra tín hiệu Reset hệ thống:
   - Reset hệ thống là tín hiệu phát ra từ Chipset nam để khởi động các thành phần trên Mainboard hoạt động, tín hiệu Reset hệ thống có thể kiểm tra được bằng Card Test Main, nếu trên Main bị mất tín hiệu Reset hệ thống thì Chipset bắc, CPU và các thành phần khác không thể hoạt động được, vì vậy Mainboard sẽ không khởi động, không báo sự cố, không lên màn hình .

   

   Chipset nam sau khi hoạt động sẽ đưa ra tín hiệu Reset hệ thống (PCI RST#) để khởi
   động các thành phần khác trên Mainboard

   

   
   Các bệnh mất Reset (tức là đèn Reset không sáng hoặc sáng nhưng không tắt) là do những nguyên nhân có liên quan đến Chipset nam như:
   - Mất nguồn 1,5V hoặc 1,8V cấp cho Chipset (do hỏng các mạch ổn áp)
   - Nguồn ATX có sự cố vì vậy mất điện áp PG (tín hiệu báo sự cố nguồn ATX) cấp cho Chipset nam
   - Mạch VRM (ổn áp cho CPU) có sự cố hoặc bạn chưa gắn CPU lên không có tín hiệu VRM_GD báo về Chipset
   - Chipset nam bị bong chân hoặc bị hỏng

   3.2 – Nguyên nhân của Chipset bị hỏng
   -  Do Chipset sử dụng trực tiếp các điện áp 5V STB, 5V, 3,3V nên Chipset thường chịu ảnh hưởng trực tiếp khi ta sử dụng nguồn ATX kém chất lượng hoặc nguồn ATX có sự cố, vì vậy nguyên nhân chủ yếu của hỏng Chipset là do nguồn ATX.
   - Ngoài ra Chipset nam điều khiển các thành phần như các Card mở rộng gắn trên khe PCI, các ổ đĩa trên khe IDE, các cổng USB, vì vậy nếu các thiết bị như Card Sound hay ổ cứng có sự cố cũng là một nguyên nhân làm hỏng Chipset nam do điện áp bị chập vào các đường tín hiệu.