主板常见故障的维修实例详解大全.docx
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主板常见故障的维修实例详解大全
586主板的工作条件
主板工作的三大总线：
1、地址总线：
用“A”表示，对地阻值在450－700Ω之间，误差20Ω。
2、数据总线：
用“D”表示，对地阻值在450－700Ω之间，误差20Ω。
“A”“D”线一旦出问题，主板将不开机，数码管跑FF、００。
3、控制总线：
对地阻值在800－1000Ω之间。
一旦出问题，会死机出错，存读不全。
主板工作的三大条件：
1、电源（DC）即稳压器电源及CPU供电电路。
2、复位（RST）主板工作前的第一次启动命令（3.5－5V的高低电位，开机一次只出现一次）。
3、时钟（CLK）主板所有芯片工作必须长久保持的频率带宽。
三大条件任何一个出现问题，主板将不开机，数码管跑FF、００。
单电压单管式电源一般适用于FX、VX及486主板。
其在主板上只有一个稳压管进行控制。
对于这种CPU，它的电源脚是相通的，不能用于多媒体。
在主板上电源线和地线都是通过夹层过去的。
单管式多媒体电源比单管单电压电源多了个稳压IC，它的作用是稳定稳压管的B极电压。
3V以下为MMX电压及多媒体电压，３V以上为单电压。
在主板上P54指的是单电压，P55是MMX电压。
双组：
就是CPU的电源脚是两边通的，而不是四边通的。
而且电压是不同的。
也就是说A和B通，一个电压。
C和D通，一个电压。
而C和A、B是不通的，所以说A和B是一组，C和D是一组。
这种工作模式就满足了CPU的高低电位的工作要求，因为双组CPU在工作的时候需要一个高低电位（高端数据需要高一点的电位的低端数据需要低一点的电位）。
这种电源是大多数BGA芯片结构形式的主板用的。
也是常见普通的，常用于TX以上的主板，比如MVP3、MVP4。
U1是控制Q1、Q2的主电源IC，主要为CPU电源服务的。
DC12V电压送入U1后，U1开始工作后分别经由R1、R2为Q1、Q２提供B及控制电压。
在这里Q1、Q2的C极和E极是并联的，它们共同将DC5V电压降低，并提供强大电流给CPU。
Q4的C、E极是接地的，起稳压管作用。
Q1、Q2其中一个坏了，会出现以下情况：
上M2和K6/2均不能工作，上奔腾可以。
单电压能工作，MMX不能工作。
U2是控制Q3输出的，输出的电压是３.3－3.5V。
这电压主要是提供给南桥、北桥、I/O芯片和168线存的。
在南桥、北桥、I/O上面除了这个电压外，还有DC5V电压（BGA结构才有）。
此电源采用ATX电源，也有采用AT电源的。
多用于档次较高的主板。
工作原理：
当ATX电源被启动后，DC5V电压经过L1和C1到达Q1的集电极，其中L1和C1组成振荡电路，所以Q1的集电极上的电压是有波形的。
同时DC12V电压到达稳压IC的输入端，稳压IC开始工作（此稳压IC的特征是起振荡稳压控制输出）。
C6、C7和R5组成RC振荡电路，C6、C7的数值一般是104PF。
在稳压IC上还有一个时钟脚，其时钟信号由RC振荡电路和U1共同形成。
在U1的输出脚上有波形电压输出，此电压是Q1、Q2、Q3基极的控制电压，在3.5V以上。
它的作用是有利于有效地控制稳压管在调频、调宽式状态下进行稳压输出。
稳压IC的输出波形电压到达Q1的基极后，Q1开始工作，在它的发射极输出波形电压，此电压输给Q2的集电极和CPU（CPU的工作电压，也有的电路是先输回稳压IC，再输给CPU的），一般在2.8－3.5V。
Q1和稳压IC的电压到达Q2后，Q2开始工作，在Q2的发射极输出波形电压给CPU，一般为2.0－2.8V，此电压的电流最大。
Q3将DC5V降压后输给南北桥、I/O和168线存，电压在3.3－3.5V之间。
此电路上的电容都使用电解电容，它们的容量的总和必须大于6000UF，此电路才能正常工作。
低于3000UF，此电路不会输出电压而导致CPU不能工作，大于3000UF低于4000UF，用此电路的主板将不读存。
此电路和前面的电路基本差不多，所不同的是Q1输出给CPU的工作电压，先输回给稳压IC，经过稳压IC处理后，再送给CPU。
另外它的电压设置是在COMS里面的。
它的工作原理是在开机后，发出电压设置命令给南桥，电压设置命令经过南桥、北桥、CPU处理后再由南桥控制稳压IC。
此控制线上面有波形，由南桥提供。
ATX电源座上有20个针，32.768M晶体是ATX电源开关的振荡晶体，也是COMS的振荡晶体。
ATX电源的工作原理：
插上ATX电源后，有一个待机5V电压送到南桥，为南桥里面的ATX开机电路提供工作条件（ATX电源的开机电路是集成在南桥里面的），南桥里面的ATX开机电路开始工作。
它送一个电压给晶体，晶体起振，同时ATX开机电路会送一个开机电压到主板的开机针帽的一个脚，针帽的另一个脚接地，当打开开机开关时，开机针帽的两个脚接通，从而使南桥送出的开机电压对地短路，拉低南桥送出的开机电压，使南桥里面的开机电路导通，拉低待机5V电压，使其变为0V，从而达到开机的目的（ATX电源箱里面还有一个稳压电路，只要待机电压由5V变为0V就能正常工作）。
接上电源不通电：
先查POW-ON的电压，正常查晶体。
若晶体有波形，待机5V正常，POW-ON有电压，南桥坏。
（前提是电源盒正常）
复杂ATX的工作原理：
待机5V电压先经过一个处理器处理后再输送给南桥，南桥输出的开机电压经过一个导向器处理后再送给POW-ON，这个电压一般是3－5V，导向器用的是74H系列。
南桥还要给导向器输出一个工作电压，导向器再输出一个电压给POW-ON的另一个脚，从而使POW-ON上面有高低电位。
其他的和简单ATX开机原理一样。
这种电源的设计目的是保护南桥，减少南桥的损坏。
RST的产生
在AT电源座上面最后一个脚，橙色的，是RST的启动脉冲。
工作的状态是在开机的时候，向下跌一点再上升为５V。
下跌的这一点就为脉冲。
在开机一瞬间才出现，每开一次，它向零电平以下跌大约0.1V，就是因为这下跌的0.1V脉冲，才能启动复位信号的产生。
启动脉冲的线的对地阻值在450－700Ω之间，由南桥或复位发生器提供。
脉冲进入复位发生器，就产生复位信号。
这芯片一般用的是74H系列芯片。
复位发生器也有在南桥里面的。
脉冲信号进入哪个芯片，哪个就是复位发生器，复位发生器的工作电压是５V。
当复位发生器在电源到达后，有脉冲过来，它就开一次导向处理输出，输出的幅度在3.5－5V，这才是真正的复位信号（粗略的复位信号）。
每开机一次才出现一次。
它的波形是由低到高再由高到底（调上去跳下来，跳上去跳不下来是无效的复位信号）。
复位发生器产生信号后，送给南桥处理后送给ISA槽、PCI槽、北桥和CPU。
在ISA槽的B2脚和PCI槽的A1脚，是复位信号的测试脚。
它的阻值在450－700Ω之间，由南桥提供。
在这里的复位信号正常，就证明主板上的所有复位是正常的（不包括CPU），通过它就可以判断南桥所产生的复位信号是否正常。
只要ISA槽上的复位信号正常，或者CPU上的复位信号正常，就证明主板上的复位信号都正常。
在CPU上也有复位信号的测试脚，具体见图纸。
阻值在450－700Ω之间，由南桥或者北桥提供。
在数码卡上面有一个复位信号灯，如果信号正常，这灯应该一闪即灭。
复位信号为低电平，即数码卡上的RST小灯不亮的维修方法：
先测电源座RST脉冲阻值是否正常，如不正常，RST脉冲脚至南桥的线路及南桥本身坏。
如阻值正常，再查复位发生器是否有输出正常的RST信号，如没有，在复位发生器电源正常的情况下，为复位发生器坏，如有正常的RST信号输出，在南桥电源正常和ISA上的RST线路正常的情况下，为南桥坏。
RST为高电平，即数码卡上的灯常亮：
先查复位发生器的输出是否正常，如不正常，为复位发生器坏，如正常，为南桥坏。
RST灯不够亮，及复位电平不够：
如果复位发生器输出的电平正常为南桥坏，反之为复位发生器坏。
RST灯正常，而CPU上无RST信号或为高电平：
在CPU上RST线路正常的情况下，这条通向那个桥就位那个桥坏。
如果复位发生器在南桥部，一切照以上方法以南桥为中心维修。
在ATX电源上的三脚（灰色线）是RST脉冲线。
它的状态和AT电源的脉冲是一样的。
置式复位发生器，一般要经过一个二极管或者一个电阻，也有极少数是直接进南桥的。
其他的和外置RST一样，其维修方法也和外置式的RST一样。
CLK时钟电路
时钟电路工作原理：
DC3.5V电源经过二极管和L1（L1可以用０Ω电阻代替）进入分频器后，分频器开始工作，和晶体一起产生振荡。
在晶体的两脚均可以看到波形。
晶体的两脚之间的阻值在450－700Ω之间。
在它的两脚各有１V左右的电压，由分频器提供。
晶体两脚产生的频率总和是14.318M。
总频OSC在分频器出来后送到PCI槽的B16脚和ISA槽的B30脚（这两个脚叫OSC测试脚）。
也有的还送到南桥，目的是使南桥的频率更加稳定。
在总频OSC的线上还有电容，总频线的对地电阻在450－700Ω之间。
总频的时钟波形幅度一定要大于２V。
如果开机数码卡上的OSC灯不亮，先查晶体两脚的电压和波形。
有电压有波形，在总频线路正常的情况下，为分频器坏。
若无电压无波形，在分频器电源正常的情况下，为分频器坏；有电压无波形，为晶体坏。
没有总频，南、北桥、CPU、CACHE、I/O、存上就没有频率，有了总频，南、北桥、存、CPU、CACHE、I/O上不一定有频率。
总频一旦正常，可以说明晶体和分频器基本正常，主要是晶体的振荡电路已经完全正常，反之就不正常。
当分频产生后，分频器开始分频，R2经分频器过来的频率送到南桥，在南桥处理过后送到PCI槽的B39脚（PCICLK）和ISA槽的B20脚（SYSCLK），这两脚叫系统时钟测试脚。
这个测试脚可以反映主板上所有的时钟是否正常。
系统时钟的波形幅度一定要大于1.5V。
在主板上，RST和CLK都是由南桥处理的。
若总频正常，如果RST和CLK都没有，在南桥电源正常的情况下，为南桥坏。
主板不开机，RST灯不正常，要先查总频。
如果在数码卡上有OSC灯和RST灯，没有CLK灯的话，先查R3输出的分频有没有。
若没有，在线路正常的情况下，一般是分频器坏。
如果CLK的波形幅度不够，那得先查R3输出的幅度够不够。
若不够，一般为分频器坏。
若够，查南桥的电压够不够。
若够，南桥坏；不够，查电源电路。
R1将分频器分过来的频率送给CPU的第６脚（在CPU上RST较旁边，见图纸），这个脚为CPU时钟脚。
CPU如果没有时钟，是绝对不会工作的。
CPU的时钟有可能由北桥提供。
如果南桥上有CLK信号而CPU上没有，就可能是分频器或南桥坏。
R4为I/O提供频率。
在主板上，时钟线比AD线要粗一些，并带有弯曲。
频率发生偏移，是晶体电容所导致的。
它的现象是刚开机就死机，运行98出错，分频器本身坏了，会导致频率上不去，和晶体无关。
CPU的两边为控制处理（位置见图），控制南桥和分频器，当频率发生偏移，会自动调整。
当CACHE短路会引起不开机，开路不会导致不开机故障。
如果不读存（C1、C6、D3、D4），多为CACHE部或数据线坏。
如果应显示却无显示（2A、０D），一般也是CACHE坏。
开机即死机，也是CACHE坏。
进入C盘慢或者运行windows死机，也多为CACHE坏．若不进C盘，那一般为TAG或其电路有故障。
主板电源供应概述
主板上除了CPU的电源供应部分外，还有其他电源部分。
下面分析一下主板上的电源部分，包括：
1.主机电源接口及两个重要信号PS-ON、POWOK的分析。
2.主板上都需要哪些LEVEL（级别）的电源供应；如何通过电压调整器对主机电源进行调整以满足主板上不同的电压需求；电压调整器如何工作；调整后的电源如何分布（中间层的分割）
3.RTC（实时时钟）的电源如何供应；
4.测试和工程中的实际问题。
一、主机的电源接口
主机的电源接口一般为20PIN的接口。
其中PS-ON（绿色）端和PWOK（灰色）端是主机电源的两个重要信号。
在下面重点讨论一下。
1.PS-ON信号
PS-ON用来控制主机电源的开启和关闭。
当PS-ON被拉低后，主机电源被开启；反之PS-ON变高后主机电源被关闭。
对于以前的AT电源来说，开机的动作不需要BIOS参与，只是通过电源开关直接对PS-ON进行控制。
开机状态下AT电源的开关始终是关闭的，关机状态下始终是断开的。
显然这种完全硬件的控制方式是无法实现真正意义上的ACPI功能的。
而对于现在的系统基本都使用ATX电源，PS-ON信号的控制需要BIOS和硬件的共同参与。
操作系统也可以通过BIOS对PS-ON信号进行控制，实现对主机电源的开启和关闭。
这样才真正使当前的新技术STR成为可能。
下面以联想天禧为例，分析主板上的电路如何控制PS-ON来实现主机电源的开启和关闭。
１.电源开关PWR-BTTN控制开关机：
在系统启动的适当时刻以及在MS-DOS模式下通过电源开关可以直接关掉主机电源。
首先看一下PWR-BTTN的操作，通过PWR-BTTN将图２中的PW接地后PWRBTSW被拉低，由于PWRBTSW被连接到SUPERI/O的PWRBTSW管脚，这一管脚被拉低后SUPERI/O会将其PS-ON管脚也拉底，使得主机电源开启。
注意通过电源开关完成开机的动作后PWRBTSW恢复为高电平，而PS-ON始终保持为低，并且其状态被存在I/O的寄存器中。
当再次按下主机电源开关后，PS-ON状态寄存器发生反转，将PS-ON拉高而关掉主机电源。
同时再将PS-ON的当前状态存储到寄存器中。
２.SLP-S3#信号控制开机：
如果在WIN98总进入S3状态或者软关机（通过WIN98的“开始”菜单或者通过PWR-BTTN进入S3或者软关机），WIN98就会通过BIOS控制SLP-S3#和SLP-S5信号来实现对PS-ON的控制。
首先看一下状态的规定，如表一。
工作状态
SLP-S3#
SLP-S5#
正常工作状态
1
1
STR状态
0
1
关机状态
0
0
表一
当WIN98在正常工作状态下得到软关机或者进入STR的消息后，马上处理完当前的任务，然后通过BIOS控制将SLP-S3#拉低，如图３所示。
SLP-S3#由高变低后将三极管Q39关断，使PS-ON由低变高，主机电源被关闭。
当系统从关机或STR状态下被唤醒时，则需要WAKE UP事件。
这些事件进入I/O或ICH后都会将PS-ON信号拉低而开启主机电源。
另外有必要讲的是SLP-S3#和SLP-S5#信号除了用于控制主机电源外还可以和来自I/O的控制信号PWRLED一起控制系统的状态指示灯。
如天禧中用的共阳极双色指示灯。
如图４，前面板接口的P+、G-、Y-三个PIN口就是接共阳极双色灯的。
其中P+是共阳极，和+5VSB相连，G-接双色灯的绿色管脚，Y-接双色灯的黄色管脚。
指示状态如表二、表三。
表二（双色灯的状态）
工作状态
P+
G-
Y-
PWRLED-
正常开机状态（绿色）
+5VSB
0
1
0
STR状态（黄色）
+5VSB
1
0
1
关机状态（灭）
+5VSB
1
1
1
表三（各状态下SLP-S3、SLP-S5、PWRLED的信号状态）
工作状态
SLP-S3#
SLP-S5#
PWRLED-
正常工作状态
1
1
0
STR状态
0
1
1
关机状态
0
0
1
分析图４的电路，可知道图４的电路可以实现在三种工作状态通过SLP-S3-、SLP-S5-、PWRLED三个信号控制双色灯，使双色灯在不同的工作状态下指示不同的颜色。
（见表二）。
下面介绍主机电源的另一个重要信号：
PWOK。
PWOK信号
当主机电源开启并稳定工作后，主机电源的PWOK信号被发出。
如图５所示。
当+5V或+3.3V电压上升到额定值的95%时开始算起，在经过一段时间T3后PWOK才被发出。
这样是为了保证PWOK发出之前+5V或+3.3V有充分的时间达到稳定状态。
那么PWOK信号到底用来控制什么呢？
PWOK代表主机电源已经在稳定工作。
它和我们上次介绍的RC5057电压调整器发出的VRM-PWRGD（代表RC5057的输出电压已经稳定）结合在一起，经过“与”逻辑后输出给CPU和ICH。
ICH接到这个信号后发出PCIRST#，系统才开始进入启动过程。
如果PWOK信号受到某些干扰而不稳定，系统将会出现重启。
生产中曾经遇到过这种故障，在本文的末尾将会介绍。
对于这部分各主板厂家的设计都没有太大的区别。
要说一点的是QDI主板在这个环节的设计和其它厂家稍有不同。
QDI的设计是并不引用主机电源的PWOK，而是引用I/O发出的PWOK。
也就是通过I/O检测到主板上的各个电压都达到稳定要求后由I/O发出PWOK去和VRM-PWRGD会合。
这样做等于在确定了主板上的电压“的确”稳定后才发出PWOK。
另外由I/O发出的PWOK信号要比主机电源发出的PWOK信号质量要好。
这样多少了以避免由于PWOK信号不稳定造成的系统重启等故障。
二、主板上所需的电压标准
我们看一下主板上都需要哪些电压标准，这些电压标准都用于何种设备、如何得来的。
VCCcore（1.3-2.0V）:
CPU核心工作电压，由主机电源+5V通过RC5057进行PWM变换而来。
VTT（1.5V）：
CPU总线上拉电压。
由专门的电压调整器提供。
VCC2.5V：
主要是CLOCK CHIP要用到，由专门的电压调整器提供。
VCC1.8V：
GMCH和ICH的核心工作电压，由专门的电压调整器提供。
5VSB：
串并口、PS/2、USB等接口为实现WAKE UP功能所需的电压标准，直接取自主机电源。
3VSB:
这个电压标准用处很广泛，由5VSB经过电压调整器调整而来。
用途是：
为STR状态下的RAM提供电压；
为STR状态下的GMCH、ICH部的某些模块提供工作电压（比如RTC）；
为LAN、MODEM实现WAKE UP功能提供电压。
VCC3.3V：
应用最为广泛，它为主板上大多数元器件提供I/O电压。
对于这一电压标准，有些主板厂家直接引用主机电源的VCC3.3V，但有些主板厂家是在主板上另加电压调整器从VCC5.0V转换而来的。
VCC5.0V：
主板上最基本的电压标准，主板工作的大部分功率都来源于这一电压标准。
通常直接取自主机电源。
+12V：
直接取自主机电源，用来驱动CPU供电电路中的两个场效应管作开关动作；还有就是作为CPUFAN、AC97、串并口缓冲器的电源。
-12V：
目前只有AC97要用到。
-5V：
目前只有极少数ISA到这一电压标准。
对于一些特殊的电压需求，需要在主板上加入电压调整其对主机电源进行调整。
通常主板上有下列电压调整器：
上面的部分就是主板上通常要用到的电压调整器，它们的输出被连接到相关的设备上。
下面看一下电压调整器的工作原理。
以FINTY的产品为例，目前主要使用的系列产品有LX8384-XX。
对于LX834-XX系列产品大致有两种规格：
一种是输出电压不可调，如LX8384-15或LX8384-33，输出电压值能稳定在1.5V或3.3V；另一种是输出电压可调，如LX8384-00则是输出电压可调的系列产品。
主板上通常使用的也是这种产品。
如下图。
这是一个最基本的电压调整器。
它有三个引脚：
输入Vin、输出Vout和ADJ（adjust）。
其中ADJ的作用是调整输出Vout。
在这里有几个参数要求：
Vref是一个已经固定的常量1.25V；波动围是1.238－1.262V。
对于输入Vin要求≤10V，输入和输出的压差Vin-Vout≥1.5V。
对于输出电流Iout要求10mA≤Iout≤5A。
由于Iadj电流极小而通常忽略不计。
三、RTC电源供应
我们时常根据自己的需要设置BIOS，当我们的设置信息被保存后，在系统重新启动的过程中BIOS就会根据我们的设置要求对GMCH、ICH、I/O和CLOCKCHIP等芯片中的寄存器进行置位（初始化）。
我们所作的特殊设置被存放在ICH部的静态存储器中（千万不要以为是存放在FlashROM中）。
ICH部的静态存储器时刻需要电源供应以维持其部储存的信息，一旦没有电源供应这些信息就会丢失。
那么计算机再次启动时检测到ICH存储器信息丢失了，就只好从FlashROM中调入最原始的缺省值来对各个寄存器进行初始化。
我们的个人设置就不再生效。
对此主板上设计了专门的电路来维持ICH存储器中容不丢失，使我们的特殊设置能够长期保存。
当然这部分电路也提供了清除ICH存储器的功能。
我们可以通过ClearCOMS的手段随时清除ICH存储器。
下面我们看一下这部分电路（如图12）。
RTCVDD就是ICH部静态储存器的电源输入端。
它有两个来源：
一方面来自于3VSB；一方面来自于主板上的CMOS电池BAT。
在开机状态以及连接着AC220V电源的关机状态下，3VSB都是存在的，此时ICH部静态存储器的电源主要由3VSB提供；而当我们关机后又拔掉交流电源的时候，3VSB断开了，此时ICH部静态储存器的电源则是由COMS电池来提供。
这就保证了在任何情况下COMS中的容不会丢失。
图中的D18、D19是两个隔离二极管，将3VSB和BAT两个电源隔离开。
另外I/O中的HW-Monitor对COMS电池BAT的电压进行检测并通过BIOS显示出来，以让用户知道COMS电池的状态。
图中的VBAT信号就是连接到I/O的HW-Monitor界面，有I/O中的HW-Monitor实时监视COMS电池的状态。
如果我们需要清除COMS，也就是要将ICH部静态存储器中的容清掉，那么我们可以通过一个3PIN的Header来实现。
下图中的JP13就是实现这个功能。
主要是通过将RTCRST-和地短路来对ICH部静态存储器放电来实现。
当1－2短接时，RTCRST-通过一个限流电阻和地短接，实现了对存储器放电的操作，此时保存在存储器中的信息就清掉了。
正常状态下2－3时短接的，这时等于在RTCRST-上接入一个滤波电容。
ClearCOMS的操作很简单，但有一个环节需要特别注意，进行ClearCOMS之前一定要断开交流电源。
如果3VSB没有断开，那么1－2没有断开，那么1－2短接后就会间接地将主机电源的5VSB引到主板上，在1－2短接的瞬间可能会产生较大的短路电流。
此时可能会将ICH烧毁。
尽管厂家在电路中加了限流电阻如R476、R290、R299等。
但实际操作中仍然严格要求在执行ClearCOMS操作前断掉交流电源，就是这个原因。
另一方面还存在一个问题，就是主板时钟的稳定状况问题。
比如有的主板时钟误差很大，表现在一个月时间会慢4－5分钟，使用户难以接受。
在这里我认为主板时钟的稳定程度主要和主板厂家所选的晶体振荡器的规格和质量有关，而和电路设计的关系不大。
对于晶体振荡器来说有两个参数可以作为衡量标准：
年老化率：
最佳为±5PPM。
这一参数主要衡量晶振的质量。
误差围：
计算机通常应选用±20PPM（1PPM＝1／100000秒）
误差围和年老化率是决定晶体振荡器稳定度的决定因素。
因为晶体振荡器质量有好坏之分，也有好几种误差围的产品：
±20PPM、±30PPM、±50PPM、±100PPM，对于军品有±10PPM的产品。
如果某些厂家使用±100PPM标准的产品，那么起一个月的时钟误差大约是：
⊿T=30＊24＊3600＊100PPM＝259.2秒＝5分钟／月
如果使用±20PPM的产品，一个月的时钟误差大约是：
⊿T=30＊24＊3600＊20PPM＝51.84秒／月
在我们对主板厂家统一要求使用误差围是±20PPM、年老化率为±5PPM的产品后，不在接到用户对系统时钟慢
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