Mainboard: Mạch cấp nguồn CPU (VRM – Vol Regu Module)

1. Thành phần mạch VRM

VRM là (Vol Regu Module – Modun ổn áp) – Mạch ổn áp nguồn cho CPU thường nằm bên cạnh Socket của CPU, mạch bao gồm các thành phần:

• Nguồn cấp 12V đầu 4 pin
• IC dao động (hay còn gọi là IC điều xung)
• Vcc=12V cấp cho IC giao động
• Lệnh EN/VTT cấp cho IC giao động.
• Các IC driver
• Các Mosfet công suất
• Các cuộn dây (xung quanh CPU, đặc trưng để nhận biết)
• Tụ lọc nguồn vào 16V/1200FF… 3300MF
• Tụ lọc nguồn Vcore 6.3V/820MF…3300MF

Chức năng của mạch VRM là điều khiển nguồn cấp cho CPU được ổn định với một dòng điện tương đối lớn khoảng 8 đến 10A.

2. Cách nhận biết và bố trí mạch trên mainboard:

– Các cuộn dây, tụ lọc và mosfet xung quanh CPU. – Mạch này dễ thấy bằng cách bố trí các link kiện bao gồm 2, 3 hay 4 cuộn dây 2 hay 3 mosfet ứng với mỗi cuộn dây và vô số tụ hóa xung quanh socket cắm CPU.

– Ở mạch này, khi ta chưa cắm CPU (Pentium 4 trở lên) vào socket thì sẽ không có nguồn (nếu có là mạch bị lỗi). Khi ta cắm CPU vào thì mạch tự động cấp đúng nguồn mà CPU cần. Để đo kiểm tra nguồn cấp cho CPU ta đo tại chân các cuộc dây. Lưu ý trong các cuộc dây trên có 1 cuộn lọc ngõ vào sẽ có mứa áp 12V các cuộn lọc ngõ ra mới chính là nguồn cấp cho CPU. – Nếu cắm CPU mà main không hổ trợ cũng sẽ không có nguồn Vcore ở ngõ ra. Để khắc phục, dùng CPU tải giả để kiểm tra mạch VRM là tốt nhất. 

3. Sơ đồ tổng quát:

4. Sơ đồ nguyên lý thực tế của mạch:

Các thành phần chính của mạch VRM

• IC dao động: Có chức năng tạo dao động (tạo xung PWM – xung điều chế độ rộng) để điều khiển các cặp đèn Mosfet hoạt động
• IC đảo pha: Tách mỗi dao động ra thành 2 dao động có pha ngược nhau
• Các đèn Mosfet: Hoạt động đóng ngắt theo tín hiệu điều khiển của xung PWM, khi xung PWM có pha dương thì Mosfet dẫn, khi xung PWM có pha âm thì Mosfet ngắt.
• Cuộn dây: Kết hợp với tụ điện để lọc điện áp xung thành áp một chiều DC
• Tụ điện: Kết hợp với cuộn dây để lọc điện áp xung thành áp một chiều DC

Nguyên lý hoạt động của mạch VRM:

• Khi có điện áp Vcc cung cấp cho IC dao động (ISL 6565A) đồng thời chân PGOOD (chân báo sự cố nguồn ATX) có điện áp bình tuờng thì IC sẽ hoạt động, nó tạo ra các xung PWM1, PWM2 và PWM3 để cấp cho 3 cặp đèn Mosfet
• Các xung PWM được tách ra làm hai xung có pha ngược nhau khi đi qua IC đảo pha, sau đó hai xung ngược pha sẽ đưa đến điều khiển chân G của các đèn Mosfet.
• Khi đèn Mosfet có xung dương điều khiển nó sẽ dẫn, có xung âm điều khiển nó sẽ ngắt, vì vậy đèn Mosfet sẽ đóng ngắt liên tục theo nhịp dao động của xung PWM
• Hai đèn Mosfet trên mỗi cặp sẽ đóng ngắt luân phiên, đèn này dẫn thì đèn kia ngắt và ngược lại, tạo ra điện áp xung ở điểm giữa.
• Sau đó điện áp xung sẽ được mạch lọc L – C lọc thành điện áp một chiều bằng phẳng để cấp cho CPU

Đặc điểm của mạch VRM:

• Mạch biến đổi được điện áp vào từ 12V xuống khoảng 1,5V và tăng dòng từ 2A lên khoảng 8 đến 10A
• Bản thân mạch có công suất tổn hao nhỏ chỉ chiếm khoảng 20% công suất hiệu dụng.
• Mạch có khả năng tự động điều chỉnh điện áp cấp cho CPU thông qua tín hiệu Logic ở các chân VID0, VID1, VID2,
  VID3, VID4 từ CPU báo về.
• Trên các Mainboard Pentium 4 khi không gắn CPU thì các chân VID có giá trị logic 1 và mạch VRM đưa ra điện áp
  mặc định bằng 0V
• Điện áp đầu vào của mạch VRM trên các Mainboard Pen 4 là 12V, trên các Mainboard Pe
• Điện áp ra của mạch VRM trên các Mainboard Pen 3 khi không gắn CPU là khoảng 1,6V

Chú thích các chân của IC dao động:

• VCC: Nguồn cung cấp cho IC
• PWM1, PWM2, PWM3: Các chân xung điều chế độ rộng đưa đến để điều khiển các cặp đèn Mosfet.
• ISEN1, ISEN2, ISEN3: Các chân cảm biến về dòng điện.
• EN: Chân cho phép IC hoạt động.
• ENLL (chân PGOOD): Chân báo trạng thái nguồn ATX hoạt động tốt.
• Các chân VID0, VID1, VID2, VID3, VID4: Báo trạng thái Logic cho biết giá trị điện áp mà CPU sử dụng.
• PGOOD , OVP: Báo tình trạng của mạch VRM về chipset nam.
• VSEN: Chân cảm biến điện áp (Chân hồi tiếp).

5. Phân tích vận hành mạch: 

• Đối với đa số mainboard, ta chỉ cần cấp nguồn cho mainboard (chưa cắm thêm bất cứ gì kể cả CPU và RAM) là có thể kích nguồn được rồi. Với vài trường hợp riêng (nhất là mainboard của hãng Intel), phải gắng CPU thì mới kích nguồn được. 
• Khi kích nguồn đã chạy, việc đầu tiên là kiểm tra xem nguồn cấp cho RAM đã có và đủ hay chưa (sẽ có bài viết cụ thể liên quan đến vấn đề này). Kế đó kiểm tra xem nguồn cấp cho CPU đã có hay chưa.

Lưu ý: Khi ta chưa cắm CPU mức nguồn cấp cho CPU sẽ luôn luôn bằng không. Nếu có áp có nghĩa là mạch đã bị lỗi. Khi cắm CPU vào nếu CPU đó yêu cầu áp 1.25V (Cái này thì tùy mỗi loại CPU, tham khảo trang chủ INTEL hoặc tài liệu kèm theo CPU để biết chính xác mức nguồn yêu cầu của mỗi loại CPU) thì mạch phải đáp ứng đúng. Tức phải có 1.25V tại ngõ ra Vcore. 

6. Vận hành mạch: 

– Khi có tính hiệu Power Good (pin 19 IC RT9241), pin 16, 17 sẽ có tính hiệu điều xung PWM1, PWM2 kích qua IC driver (pin 1,2 IC RT9602) xung lái ở Pin 4, 12, 7, 9 điều khiển sự đóng ngắt của các MOSFET để tạo ra nguồn chính VCORE.

– Nguồn chính VCORE này sẽ cấp cho CPU. Kế đó, CPU sẽ hồi đáp về các pin 1, 2, 3, 4, 5 (IC RT9241) để xác định mức nguồn yêu cầu. Tương ứng như bảng dưới đây. Nếu không nhận được tín hiệu này lập tức ngừng cấp xung PWM tức sẽ không có áp VCORE ở ngõ ra.

7. Các lỗi thường gặp:

• Chạm các mosfet dẫn đến mất nguồn CPU. Nặng sẽ gây hư cả bộ cấp nguồn. Dễ thấy các mosfet này sẽ nóng rất mau sau khi mở máy chừng vài phút. Hoặc có thể đo nguội bằng cách tháo 2 chân G và S ra khỏi mainboard.
• Chết các IC giao động, điều xung, driver. Lỗi này rất thường xảy ra và chỉ có cách thay mà thôi.
• Các tụ lọc nguồn bị phù hoặc khô gây ra tình trạng kén CPU. Cẩn thận khi thay thế các tụ. Nên thay các tụ có trị số từ bằng đến lớn hơn và phải giống nhau cho các tụ lọc ngõ ra CPU.
• Tháo hết các linh kiện chính trong mạch vẫn còn hiện tượng chập nguồn. Do chập chipset Bắc. Do một số mainboard, chip Bắc dùng chung nguồn với Vcore cấp cho CPU.

8. Thứ tự kiểm tra:

1. Nội trở nguồn Vcore. (Thường chạm mosfet hoặc IC giao động)
2. Tháo từng mosfet ra đo để phát hiện chạm chập hoặc rỉ.
3. Liên lạc từ  chân G mosfet về IC giao động. (Hay bị hở mạch dẫn đến mất liên lạc)
4. Nguồn Vcc cho IC giao động. (Thường mất nguồn này do đứt trở cầu chì hoặc chạm chết IC)
5. Lệnh mở EN/VTT cấp cho IC giao động.

Lưu ý của Học viện iT:

Bài này đối với các bạn mới vào nghề thì cực kỳ khó khăn do không nắm rõ “nguyên lý họat động” của mạch. Nhưng đối với dân thợ “điện tử” thì nó khá đơn giản vì chỉ là mạch “ổn áp điều xung” bình thường. Dạng ổn áp điều xung này nếu các bạn học qua Tivi hay monitor thì nó phức tạp hơn nhiều. Trong Tivi hay Monitor CRT mạch “ổn áp điều xung” nguồn chính phải lấy tính hiệu “phi hồi” từ “biến thế Cao áp” về… Nhưng trong mạch này chỉ đơn giản có xung, có nguồn cấp là có điện áp ngỏ ra. Nếu CPU tốt sẽ có “hồi tiếp” VID0, VID1, VID2, VID3, VID4 về mạch tiếp tục họat động, nếu CPU không tốt (không tiếp xúc tốt hoặc CPU chết) thì ngưng cấp xung --> ngắt ngõ ra.

Nếu mất nguồn cấp cho CPU: kiểm tra ngược từ CPU (chắc rằng CPU tốt) tiếp xúc CPU với socket tốt, các MOSFET tốt (không chạm, đứt, rò rĩ…) IC driver tốt (đo bằng máy hiện sóng hoặc thay thử) IC điều xung tốt (đo bằng máy hiện sóng hoặc thay thử).

Mạch này nếu dân “điện tử” có kinh nghiệm dể dàng khám phá ra bằng cách vào https://www.alldatasheet.com để tra thông tinh về các IC điều xung là sẽ có một bài phân tích nguyên lý hoạt động rất chi tiết. Dĩ nhiên là bằng tiếng anh rồi. Các bạn tự khám phá thêm từ gợi ý này nhé. Dân phần cứng mà không biết dùng datasheet thì chỉ là dân “tháo lắp” thôi.

Do mạch này hoạt động với dòng rất cao nên xác xuất hư hỏng ở khu vực này là rất lớn. Nắm rõ nguyên lý và sửa được mạch này là thành công 60-70%

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT

MST: 0108733789

Hotline: 0981 223 001

Facebook: www.fb.com/hocvienit

Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT

Tham gia cộng đồng Học viện IT.vn tại: https://www.facebook.com/groups/www.hocvienit.vn/

Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công!