主板开机电路分析论文.docx

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主板开机电路分析论文

山西职业技术学院

计算机工程系

毕业设计论文

论文题目：

主板开机电路分析

专业：

计算机应用技术

班级：

计应A1003班

姓名：

董丽同

指导教师：

高强

_______年___月___日

主板开机电路分析3

引言4

1.主板开机电路的介绍4

1.1主板开机电路组成4

1.2主板开机电路工作原理6

1.3主板开机电路的工作条件7

2.主板开机电路控制方式7

2.1南桥组成的开机电路8

2.2南桥和逻辑门电路组成的开机电路9

2.3南桥和I/O芯片组成的开机电路11

2.4经过特殊芯片的开机电路12

3.主板开机电路常见故障判定12

3.1开机电路易损坏元器件12

3.2开机电路故障检测点13

3.3开机电路常见故障14

3.4造成开机电路故障的原因14

4.常见故障检修14

4.1检修流程图及检修方法14

4.2常见故障及检修方法16

5.案例分析与调查总结18

5.1案例分析18

5.2调查总结19

6.结束语21

参考文献21

主板开机电路分析

内容摘要：

随着计算机技术的飞速发展及其应用领域的扩大，计算机已经成为人们生活、学习和工作不可缺少的必要工具，掌握计算机维修有关的基础知识，具备维修维护的基本技能，已经成为对计算机技术人员的基本能力要求。

然而，跟随着新时代电子技术的高速发展,跟随着电脑的普及程度不断提高，板卡插拔已逐渐成为绝大多数人排除电脑故障的常规手段，越来越多的人希望掌握更进一步的电脑芯片级维修技术，由于计算机技术发展非常迅速，相应的硬件设备更新的非常快，计算机主板的广泛使用,促使芯片级检测维修技术越来越受到人们的普遍需求。

关键字：

芯片级、开机电路、维修

引言

　随着个人计算机在各个领域的普及，它的内部结构已被人们广泛的认识和了解，作为构成计算机的重要部件——主板，更成为了人们关注的焦点。

主板是一台PC的基石，是连接计算机各部件的桥梁，电脑的所有相关设备都必须通过主板的支持，才能得以实习各自的功能，它的稳定性往往决定了一台整机的稳定性，研究和分析主板电路，是认识和了解主板功能特性如何实现的重要途径。

主板主要由三类构件组成：

电路元器件、各种插槽插座接口和多层电路板，主板的电路由开机电路、供电电路、时钟电路、复位电路、BIOS和CMOS电路以及接口电路组成等。

主板上的开机电路是计算机主板电路上极其重要的部分，故障率较高，它控制计算机的开启与关闭。

主板开机电路，根据主板的设计不同，主板的开机电路控制方式也不同。

有通过南桥直接控制的，有通过I/O直接控制的，也有通过门电路控制的，不管开机电路控制方式如何，开机电路的功能都是相同的，即通过开机键来实现电脑的开机和关机。

主板开机电路以南桥或I/O芯片内部的电源管理控制器为核心，结合开机键及外围门电路触发器来控制电路的触发信号，再由南桥或I/O芯片向末级执行三极管发出控制信号，使三极管导通，ATX电源向主板及其他负载供电。

1.主板开机电路的介绍

1.1主板开机电路组成

（1）ATX电源，主要使用的是5VSB和PSON。

有20针脚和24针脚的。

如图1-1。

图1-120针和24针电源

（2）南桥芯片，大部分主板南桥内包含开机触发电路，在接收到源开关发来的触发信号后，向ATX电源发出控制信号。

工作条件：

主供电为2.5V-3.3V,由5VSB通过稳压器转换或者电池供电;有32.768KHZ时钟信号;有开机触发信号。

（3）门电路。

门电路芯片一般为14引脚芯片，控制触发信号或者控制信号。

74H系列一般输入低电平时输出高电平，输入高电平时输出低电平。

本文中主要用到与非门与或非门和反相器。

如图1-2。

图1-2常用的门电路

（3）I/O芯片。

有些主板中I/O芯片内部集成开机控制模块，一般有IT8712、IT8702、W83267F、W83267HF、W83697F等。

如图1-3。

图1-3I/0芯片

（5）开机键。

开间键一般一脚接地。

另一脚连5VSB和门电路或I/O或南桥。

当两脚短接后，产生最开始的触发信号。

如图1-4。

图1-4开机键

1.2主板开机电路工作原理

主板开机电路主要是控制计算机的开启与关闭，是主板中的重要单元电路，尽管在主板各部分电路的设计与应用中元器件及芯片的组合布局方式不完全相同，但是实现的原理和目的始终是一致的。

他的主要任务是控制ATX电源给主板输出工作电压，使主板开始工作。

主板开机电路通过开关电源（PW-SW）触发主板开机电路，，开机电路中的南桥芯片或I/O芯片对触发信号处理后，最终发出控制信号，即通过控制ATX电源的PSON针脚（第14脚或第16脚）的电位高低来控制ATX电源的开启和关闭，继而控制主板的开启与关闭。

当PSON针脚的电压为高电平时，ATX电源中的主电源电路处于关闭状态；当PSON针脚的电压为低电平时，ATX电源中的主电源电路便启动，开始输出各种电压，为主板及其他负载提供工作电压。

因此通过控制PSON针脚的高低，就控制了主板的开启与关闭。

1.3主板开机电路的工作条件

主板开机电路的工作条件是：

为开机电路提供供电、时钟信号和复位信号，具备这3个条件，开机电路就开始工作。

其中，供电由ATX电源的第9脚（待机电压）提供，时钟信号由南桥的实时时钟电路提供（32.768KHZ时钟），复位信号由电源开关、南桥内部的触发电路提供。

2.主板开机电路控制方式

计算机主板的开机电路根据厂家和主板具体型号的不同，有的开机电路由南桥控制，有的开机电路则通过一些逻辑门控制，有的经过I/O控制，还有的经过专门的开机芯片控制，但基本功能和工作原理都是一样的。

即通过主板开机键触发主板开机电路工作，开机电路对触发信号进行处理，最终向电源第14脚或16脚发出低电平信号，将电源第14脚或16脚的高电平拉低，触发电源工作，使电源各针脚输出相应的电压，为各个设备供电。

2.1南桥组成的开机电路

由南桥组成的卡机电路中，南桥内部内置开机触发电路，由南桥组成的开机电路的电路图如图2-1。

图2-1由南桥组成的开机电路原理图

当按下开机按钮时，开机键接地，电压变成了低电平，此时开机键的电压信号由低变高，南桥内部触发电路依旧没有被触发，南桥不改变电压信号，保持停止状态（触发电路工作的条件是：

有由低到高的跳变信号）。

当放开按钮瞬间，开机键与地断开，开机键的电压又变成了高电平，产生了由低变高的触发信号。

南桥内部触发电路工作，输出恒定的低电平信号发送至反向器。

反向器则输出高电平至开机控制三极管。

三极管B极为高电平，三极管接通使得PSON接地。

接着ATX电源插座第14脚的电压变成了低电平，ATX电源开始工作，输出各种工作电压，主板在得到供电后开始启动。

当关闭计算机时，在按下开机键的瞬间，开机键的电压再次变为低电平，南桥内部的触发电路没有被触发。

在松开开机键的瞬间，开机键的电压变为高电平。

此时开机键通过南桥内部触发电路发送了一个由低变高的触发信号。

南桥内部的触发电路被触发，南桥内部触发电路工作，输出恒定的高电平信号发送至反向器。

反向器则输出低电平至开机控制三极管，三极管截至。

接着ATX电源插座第14脚的电压又变成了高电平，ATX电源停止工作，主板没了供电被关闭。

2.2南桥和逻辑门电路组成的开机电路

由南桥和逻辑门电路组成的卡机电路中，由门电路作为触发电路，南桥内部没有开机触发电路南桥只发出控制信号，由南桥和逻辑门电路组成的开机电路的电路图如图2-2。

图2-2由南桥和门电路组成的开机电路原理图

一般由触发器、与非门、或非门、电源开关，开机控制三极管等组成。

当ATX电源待机时，3.3VSB电压输出高电平给触发器，同时PSON电压输出高电平给触发器，使得触发器向南桥发送高电平信号，南桥则向与非门发送低电平。

与非门变高再由或非门变低，最后给开机控制三极管。

当按下开机键的瞬间，开机键被接地，电压变成了低电平，此时开机按键的电压由高变低，触发器没有触发，其输出端保持原状态不变。

南桥芯片仍然输出低电平，ATX电源的14脚仍然为高电平，ATX电源没有工作。

当松开开机键的瞬间，开机键由低电平变为高电平，向触发器发送上升沿触发信号。

触发器被触发，输出端输出状态被翻转，由高电平变为低电平发送给南桥，南桥则发送高电平信号给与非门变低后至或非门变高，则开机控制三极管接通，同时ATX电源的第14脚电压变为低电平，ATX电源开始工作输出工作电压，主板在得到供电后开始启动。

当关闭计算机时，在按下开机键的瞬间，开机键的电压再次变为低电平，触发器没有被触发，主板仍然保持开机状态。

在松开开机键的瞬间，开机键的电压变为高电平，向触发器发送上升沿触发信号，它的输出端输出状态又翻转一次，由低电平变为高电平发送给南桥，南桥则发送低电平信号给与非门变低后至或非门变低，则开机控制三极管截止，同时ATX电源的第14脚电压变为高电平，ATX电源停止工作主板没了供电被关闭。

2.3南桥和I/O芯片组成的开机电路

由南桥和I/O芯片组成的开机电路在现在的主板中被广泛使用，一般此类型的开机电路多是I/O芯片集成的开机触发电路，南桥发出控制信号。

由南桥和I/O芯片组成的开机电路的电路图如图2-3.

图2-3由南桥芯片和I/O芯片组成的开机电路图

一般由I/O芯片，开机控制三极管组成。

当ATX电源待机时，3.3VSB电压给I/O芯片和电源开关，这是I/O芯片为高电平，I/O内部触发电路没被触发，不向南桥发送触发信号。

南桥输出低电平信号给开机控制三极管。

当按下开机键的瞬间，开机键被接地，电压变成了高电平，此时开机键的电压信号由高变低，I/O芯片内部的触发器没有被触发（触发器在得到邮递变高的跳变信号后触发），其输出端保持原状态不变。

南桥内部芯片仍然输出低电平，ATX电源的14脚电压仍然为高电平，ATX电源没有工作。

当按下松开开机键瞬间，开机键与地断开，开机键的电压又变成了高电平，开机键发送触发信号给I/O，I/O内部的触发器被触发，I/O则发送触发信号给南桥。

南桥收到触发信号后，向开机控制三极管发送高电平信号，开机控制三极管接通，同时ATX的14脚变为低电平，ATX电源开始工作输出工作电压，主板在得到供电后启动。

当关闭计算机时，在按下开机键的瞬间，开机键的电压再次变为低电平，I/O芯片内部触发器没有被触发，主板仍然保持开机状态。

在松开开机键的瞬间，开机键的电压变为高电平，此时I/O芯片内部触发器又被触发，I/O芯片向南桥发出触发信号，南桥芯片在接到信号后，向开机控制三极管发送低电平信号，开机控制三极管截止，同时ATX的14脚变为高电平，ATX电源停止工作，主板没了供电被关闭。

2.4经过特殊芯片的开机电路

有一些主板厂家使自已设计生产的开机复位芯片来控制电源的第14脚或第16脚的电压，经过特殊芯片的开机电路的工作原理与经过南桥的开机电路的工作原理相同。

3.主板开机电路常见故障判定

3.1开机电路易损坏元器件

（1）低压差三端稳压器及连接的滤波电容。

（2）开机控制三极管。

（3）稳压二极管。

（4）晶振。

（5）谐振电容。

（6）门电路。

（7）电源开关连接的电阻。

3.2开机电路故障检测点

（1）CMOS跳线。

CMOS跳线设置不正确，将导致不能开机，所以在维修时首先检查CMOS跳线设置是否正确。

（2）二极管。

检测方法：

将数字万用表挡位调到二极管挡，接着将万用表的两个表笔分别连接二极管的两个引脚，然后将两个表笔分别对调连接二极管的两个引脚，然后对比显示屏的测试结果。

如果测量的反向电阻值为“1”，正向电阻值为200-700欧，则正常，如果测量的正、反向电阻值均为“1”，则二极管内部断路。

如果正、反向电阻值均为“0”，则二极管内部被击穿短路。

（3）三端稳压二极管。

（4）开机控制三极管。

检测方法为：

使用数字万用表的二极管挡在路测量，将红表笔固定接被测三极管的基极，用黑表笔依次接发射极及集电极，如果数字万用表显示屏显示的数字为0.500-0.850，则可认为管子是好的。

（5）低压差三端稳压器。

低压差三端稳压器的中间脚输出的电压，若此器件损坏将导致主板无法开机。

测试方法为：

带电测试稳压器的中间脚的电压值，如果为0或小于3V,则是稳压器损坏。

（6）滤波电容。

检测方法为：

将数字万用表的两个表笔分别接到电容的两个引脚，档位用二极管挡，看显示屏，如果显示值从“000”开始逐渐增加，最后显示溢出符号“1”，则表明电容正常。

（7）谐振电容。

（8）晶振。

晶振损坏后，电脑可能不能开机或无法存储系统时间。

检测方法为：

测量晶振两端的电压，如电压为0.2V以上表明晶振正常。

（9）触发器。

触发器损坏后将导致无法开机。

检测方法为：

在按下电源开关前测量触发器的输出端（第5脚）有无输出高电平，按下电源开关后松开时，输出端（第5脚）有无输出低电平。

3.3开机电路常见故障

（1）无法为主板加电。

（2）开机后，过几秒钟就自动关机。

（3）无法关机。

（4）无法关机。

（5）主机通电后自动关机。

3.4造成开机电路故障的原因

（1）主板某元器件短路。

（2）CMOS跳线跳错。

（3）南桥旁边的晶振或谐振电容损坏。

（4）开机电路中的门电路损坏。

（5）电源第14脚或16脚经过的三极管和二极管损坏。

（6）南桥供电电路中的稳压器损坏。

（7）I/O芯片损坏。

（8）南桥损坏。

4.常见故障检修

在实际维修工作中，我们经常会遇到一些开机电路的故障，导致计算机不能正常开机，在遇到这类故障时，按照下面的故障现象分类顺序检查，就会非常容易查找到出现故障的元器件。

4.1检修流程图及检修方法

当主板的开机电路有故障时，可以参考开机电路故障检修流程对主板进行检测，检测时重点检测每个电路模块的管监测试点，通过测试点快速准确地找出故障的部件，并修复开机电路故障。

主板开机电路故障主要是由接电源插座第14脚或第16脚连接的开机控制三极管损坏，活与开机电路有关的门电路损坏，或电源插座第9脚给电源开关供电的三极管和二极管损坏，或南桥旁边的晶振和谐振电容损坏等造成，主板开机电路检修流程图如图4-1所示。

图4-1开机电路检修流程图

故障现象：

按下开机键后计算机没有任何反应，通过仔细观察电源风扇不转动，用万用表测量ATX电源14脚电压始终保持在3-5V的高电平。

测量方法如下

1）首先判断ATX电源是否正常，只需将电源的绿14脚和15脚（地）用导线连起来，强行使绿14脚为低电平，这时如果电源风扇转动，则说明电源能正常工作，开机电路存在故障，如果风扇不转动，说明电源存在故障。

2）检查主板开机键有无3.3V或5V电压，如果没有说明此引脚到ATX电源的9脚之间电路存在故障，一般情况下应该是中间的电阻或者3.3V稳压管出现损坏。

3）测量ATX电源的绿14脚到南桥之间的电路，按下开机键之后电源14脚连接的三极管基极是否变成高电平，否则说明故障在南桥到14脚之间的电路故障，如变成高电平，说明故障在14脚连接的三极管。

4）检测32.768MHZ晶振和谐振电容是否正常，若晶振出现故障，南桥则不能正常工作，测量方法，用万用表测量晶振两端的对地阻抗，若相差太大，晶振或谐振电容可能损坏。

4.2常见故障及检修方法

（1）主板加电不开机故障排除

故障分析：

主板加电不开机是主板开机电路中常见的故障，造成这种故障的原因主要有两方面：

一是主板开机电路故障；二是主板供电电路或时钟或复位电路的故障。

解决方法：

首先排除供电电路故障时钟电路或复位电路的故障，然后按照开机电路检修流程依次检查开机电路的故障。

（2）计算机开机后，过几秒就自动关机

故障分析：

电脑能开机，说明开机电路被触发，向电源第14脚（20针电源插座）或第16脚（24针电源插座）发送了高电平，使电源第14脚或第16脚连接的三极管导通，电源第14脚或第16脚的电压被拉低，而过几秒又自动关机，说明开机电路又被触发，向电源发出低电平信号而开机电路又被触发，向电源发出低电平信号而开机电路的触发信号一般是由开机电路中的门电路发送的，所以可能是门电路损坏。

解决办法：

用万用表测量开机电路中门电路的输入输出脚，发现参与开机的门电路不能正常输入高低电平，说明是门电路的故障，更换相同型号的门电路故障排除如果门电路无损坏，接着要检查开机电路中的所有电容，直到找出故障元件。

（3）电脑在接上电源线后就自动开机，但无法关机

故障分析：

电脑开机条件是电源电源第14脚（20针电源插座）或第16脚（24针电源插座）连接的三极管导通，将电源第14脚或第16脚接地变成低电平，这台电脑接上电源线后就自动开机，说明第14脚或第16脚连接的三极管在按开机键前就已经导通，而三极管的b极在触发前导通的情况可能是三极管内部发生了短路，如果三极管发生了短路，将使电源第14脚或第16脚一直处于低电平状态，所以电源一直保持工作状态，计算机无法实现关机。

解决方法：

将三极管拆下，更换一个型号相同的三极管即可。

5.案例分析与调查总结

5.1案例分析

主板型号：

P6VXM2T（如图5-1）。

图5-1P6VXM2T主板

故障现象：

主板不能开机。

检修过程：

经观察测量发现此主板是由南桥和逻辑门电路组成的开机电路，具体步骤以下：

（1）先查看CMOS跳线是否正常，结果正常。

（2）电源开关的3.3V或5V是否正常，不正常，首先用万用表挡测PWR开关正极的对地数值为120Ω，正常应为600以上，说明此电路有明显短路的地方，经查找电路PWR正极通过R217（680）的限流电阻连接R213（472）的上位电阻，在经过C99电容滤波最后进入南桥，进入南桥的PWRBTN脚，首先排除C99短路，拆下C99再测量PWR正极的对地数值还是120，这种情况可能是南桥短路，为了证实是不是南桥内部短路造成PWR开机电压过低，拆下R217，在测R217两端的对地数值，发现进南桥一边的对地数值为600多，说明故障不在南桥，在仔细查找线路发现PWR正极还与一门电路（U11）相连,此门电路的型号为74HCT74，更换此门电路芯片，故障排除。

由于U11短路造成PWR电压过低,PWR,不能触发。

74HCT74为逻辑门电路（触发器），它是一个双上升沿D触发器，此触发器在时钟信号输入端（第3脚和第11脚）得到上升沿信号时触发，触发后它的输出端的状态就会翻转。

它的数据输入端D连接到ATX电源插座的第14脚，时钟输入端CP链接到开机键上，而输出端连接到南桥芯片的RSMRST引脚。

5.2调查总结

调查发现，随着社会的发展，科技的进步，作为信息载体的计算机日益显露出举足轻重的地位，而主板作为计算机最重要的部件，它主要有几个基本的电路组成，主要调查主板的故障率存在情况，发现以下的柱形图。

如图5-2为计算机主要损坏的饼形图。

如图5-3为主板损坏电路的柱形图。

图5-2计算机主要损坏

图5-3主板损坏电路

从上面这组数据来分析，这个主板维修和其中的开机电路损坏故障率较高，电脑属于电子产品，基于其自身的特点，用的时间久了难免会出现问题，出现故障，这个数据也说明了计算机中主要出现的问题的地方，我们要重视芯片级的问题，不能再以板卡级的维修来看待芯片级的维修，芯片级维修的电路较多，开机电路决定着电脑的开启与关闭，有着至关重要的作用。

6.结束语

开机电路是计算机主板上极其重要的电路，虽然现象有时不是特别明显，但故障率较高，只要掌握电路的基本组成和工作原理，就能够较为熟练的维修此开机电路，提高大家的维修效率。

通过主板开机电路分析，不同主板的设计不同,根据主板的开机电路控制方式也不同，开机电路故障检测点和开机电路常见故障的判定及解决方法，使我们能更好的掌握开机电路的基本维修，希望对我们都起到重大作用。

参考文献

[1]赵理科.看图学修电脑主板[M].人民邮电出版社。

[2]张军.主板维修技能实训[M].科技出版社。

[3]邹士喜.主板开机电路工作原理与常见故障维修[J].电脑知识与技术,2011（06）.

[4]李天峰,唐存东,王志平.主板开机电路工作原理及故障维修[J].内江科技,2009（08）.

[5]宋道奎.主板不上电故障的简单维修[J].医疗装备,2008（12）.