شرح مبسط لدائرة Voltage Regulator (لوحة الام)

شرح مبسط لدائرة Voltage Regulator
وظيفة الدائرة تنظيم وتوزيع الفولت للدوائر التالية

1-تنظيم وتوزيع الجهد للبرسسور


2-الرامات

3-الدوائر التمكاملة الموجودة بالمازربرود مثل الشيبات وITE وغيرها

4- كارت الفيجا سواء المدمج او الفري

وغيرها من المكونات الموجودة على البرده



توضيح للدائرة انظر الصورة التالية



وظيفة الدائرة تنظيم وتوزيع الفولت للدوائر التالية

1-تنظيم وتوزيع الجهد للبرسسور


2-الرامات

3-الدوائر التمكاملة الموجودة بالمازربرود مثل الشيبات وITE وغيرها

4- كارت الفيجا سواء المدمج او الفري

وغيرها من المكونات الموجودة على البرده

صورة توضيحية لمسار الفولت من كابل البور للبرسسور




.....مكونات الدائرة.....


كما توضح الصورة




1-الملفات(COILS) او ما تسمى علميا (mentioned chokes) او مكونات الخنق والمقصود بها خنق التيار الكهربي

وهي نوعان

1-الملفات ذات القلب الحديدي (iron)

كما بالصورة




2-ملفات ذات قلب فيريت(Ferrite chokes )

كما بالصورة




وهي أفضل من سابقتها حيث توفر على الإقل 25% من استهلاك الطاقة

طبقا لموقع الجيجا بيت



.....MOSFET.....


من أهم العناصر الموجودة بالدائرة

الشكل المعتاد لها والمشابه للترانزسستور

كما توضح الصورة



وهناك نوع اخر لا نراه كثيرا هنا نظرا للتكلفه المادية للبرد التي تحتوي عليه

كما بالصورة



ومن أهم مميزاته أنه يستهلك طاقة أقل وحرارة سطحة تقل عن الموسفت العادي حوالي 16%

طبقا لموقع الجيجابيت




.....the voltage regulator circuit “phase” or “channel.....

من المعروف ان كل قناة تحتوي على عدد (2 موسفت+موسف درايفر (دائرة متكاملة وليس موسفت عادي)) لكل قناة.



لكن الانواع الرخيصة فقط هى التي تحتوي على عدد (2 موسفت+ 1 موسف اضافي بديل للموسف درايفر(موسفت عادي وليس دائرة متكاملة).

وبناءا على ذلك فان المزبورد تحتوي على عدد (3 موسفت لكل قناة(CHANNEL).

ولذلك كي نستطيع تحديد عدد القنواة (CHANNELS) للمزبورد يفضل ان نحددها عن طريق الملفات(COILS) وليس عدد الموسفت


....تحديد عدد القنوات ( channels or phases) على المازربورد....
نقوم بتحديد الملفات كما بالصورة



لكن النظر للملفات ليس كافيا على وجة الدقة

لأن بعض اللوحات الأم يوجد بها القنوات التي تتحكم في الرام او الشيب بجوار voltage regulator circuit.

مما يجعلنا نقوم بالعد الخاطيء لتلك القنوات كما توضح الصورة التالية



اذا دققنا بالصورة سنجد اربع ملفات وبالتالي

سيكون لدينا اربع قنوات لكن بالواقع هي

ثلاث قنوات فقط والاخري قناة لتغذية الرام.



ولكي نقوم بالعد بدقة نقيس خرج تلك الملفات

سنجد ثلاثة منها لها نفس الخرج والرابع له خرج مختلف او بشكل اخر سنجد ثلاثة منها

خرجها متصل معا والرابع غير متصل معهم.

كما توضح الصورة التالية







__________________


....كيفية عمل دائرة voltage regulator circuit ....


يصل للدائرة جهد 12 فولت من (ATX12V) او من الكابل الرئيسي للبور في حالة عدم

وجود (ATX12V) كما في البرد القديمة .

وتقوم بتحويل هذا الفولت للدوائر الموجود على البرده على سبيل المثال

1-البرسسور

2-الشيب

3-الرام وغيرها من الدوائر

هذا التحويل يسمى DC-DC converter او ما يسمى

switching-mode كما في

البور صبلاي الحديث لمزيد من المعلومات عن هذه الدائرة اضغط على الرابط التالي

Zero Voltage Switching


المتحكم في عملية التحويل هو ما يسمى بالكنترولر(ceontrollr) او كما يطلق عليه علميا Pulse Width Modulation.

يقوم الكنترولر بتوليد موجة مربعه تتحكم في كل قناة على حدة مما تنشطها على

العمل كي تقوم باخراج الفولت المطلوب منها على حسب تصميم الدائرة

وعلى حسب طول الموجة تظل القناة مستمرة في اخراج الفولت او ما يسمى بقاء

القناة في حالة higher value

وخرج هذه الدائرة يكون على أحد أطرافcpu على المسماه

voltage ID” (VID) pins

(وهذه القيم هامة جدا لمن يستخدم تستر قياس قاعدة البرسسور بحيث ان تكون الليد (led) الموجودة بالتستر منورة دائما)

والتي بدورها تولد كود ثنائي(binary code)

يحدد بالضبط قيمة الفولت التي يجب ان تصل للبرسسور.

*دائرة DC-DC converter هي مسار مغلق بمعنى ان الكنترولر (controller) بشكل مستمر يراقب خروج دائرة voltage regulator

بمعنى لو زاد او نقص الفولت تقوم الدارة بضبطة تلقائيا ويتم ذلك عن طريق تردد

الموجة المربعه (changing the frequency of the PWM signal) مثل البور صبلاي تماما

....دائرة الكنترولر (PWM controlle)....

لدينا ثلاث عوامل هامة جدا في دائرة الكنترولر كما توضح الصورة



1-دائرة voltage ID pins وتم شرحها مبسطا في االمشاركة السابقة

2-دائرة the loopback pins ووظيفتها كما هو

واضح من اسمها مقارنة الفولت الخارج من الموسفتات ومقارنتة بالفلوت المطلوب

ويتم التحكم فيه عن طريق الموجة المربعه او الكود الثنائي او كما يطلق عليها دائرة

مقارنة الفولت في البور صبلاي.

3-دائرة(G pins) او دائرة الخروج من الكنترولر

وظيفة الكنترولر في الدارة

نعلم ان كل قناة تتكون من 2 موسفت أحدهما اولي والثاني ثانوي او اربع

موسفتات اول اثنين منهما اولي والاخرين ثانويان(ودائما يكون

الموسفت التالف هو الأولي )مع كل قناة يوجد ملف (coil) مرتبط بها.

ومن عيوب الكنترولر انة لا يعطي التيار الكافي لعمل تلك الموسفتات لذلك نجد في

اللوحة الام الجيدة موسفت اخر يسمى دريفر ويكون على شكل دائرة متكاملة

كما في الصورة



او يتم تعويضة بموسف عادي في اللوحات الام الرخيصة

وظيفة هذا الدريفر هو تعويض نقص التيار لكي يجعل الموسفت يقوم بعملية

التشغيل او ما يسمى بـــ( switch )

*الدريفر والموسفيت يم تغذيته ب 12 فولت الناتج من ATX12V.

كل قناة تعمل بالتوازي مع القنوات الاخرى بمعني لو لدينا اكثر من قناة يقسم

عليهم زمن التشغيل بالتساوي مثلا لو لدينا قناتين فقط على اللوحة الام بمعني

ان الاشارة ستقسم بنسبة 50% على كل قناة اي انه في حالة ان تكون القناة

الاولى on ستكون القناة الثانية في نفس الوقت off .

رسم تخطيطي لألية عمل القناة(channel)




مقدمة

لفهم الوظيفة الأساسية لدائرة Voltage Regulator لابد من تشريح الدوائر التي

والقاء نظرة سريعه على مكونات تلك الدائرة وكيف تعمل في حالة الاستقرار كي تنتج

الفولت المطلوب لتغذية باقي الدوائر والبرسسور ( Vcc power ) حيث تقوم الدائرة بتحويل الفولت الداخل الى القيم المطلوبة

للفولت المستهلك داخل البرسسور(consumable Vcc voltage).

من المعروف ان خروج البور صبلاي تترواح ما بين القيم التالية(3.3v, 5v, and 12v DC ) .



....الدوائر الداخلية لدائرة Voltage Regulator....




المصطلحات الواردة بالشكل

ICC - Processor current.

RLL - Load line impedance: Defined as the ratio of voltage droop/current step. This is the load line slope. In this document, the load line is referenced at the socket unless otherwise stated.

TOB - Vcc regulation tolerance band: Defines the voltage regulator’s 3-σ voltage variation across temperature, manufacturing variation, and age factors. Must be ensured by design through component selection. Defined at processor maximum current and maximum VID levels.

VCC - Processor core voltage.

VID - Voltage IDentification: A code supplied by the processor that determines the reference output voltage to be delivered to the processor Vcc lands. At zero amperes and the tolerance
band at +3-σ, VID is the voltage at the processor.

1-القنوات(channels)

كل قناة تحتوي على الأقل عدد one switching regulator +two MOSFETs.

وبعض المكونات الداعمة مثل المكثفات والمقومات والبفات والموصلات وغيرها من المكونات السطحية على اللوحة الأم.

ومن الأمثلة على شكل القناة





وكما ذكرت سابقا فان القنوات جميعا لا تعمل بنفس الوقت ولكن تعمل بالتوالي

بمعني عندما تكون القناة الأولى on تكون القناة الثانية off

روابط للتحميل


http://www.intel.com/assets/pdf/designguide/313214.pdf

http://www.intersil.com/data/fn/FN9289.pdf

....................

دائرة بور بروسيسور اليس الموسفت فقط والريفر والميم كنترول هم الذين يعتادا التلف دائما انما المقاومات




بداخل دائرة بور برسيسور فان المقاومات لها مشاكل كثير وتنتج من المقومات الاعطال الاتية
1- عدم سخونة البرسيسور
2- تقصير فى التغذية
3- تلف الموسفت بشكل مستمر حتى لو انهو جديد
وتنتج ايضا من المكثفات بعض المشاكل التى قد تجعل الفنى فى حالة تشتت
ومن اهم تلك الاعطال التلف المستمر من الموسفت
وقطع البوردة داتا على الرغم من وجود الفولت تغذية البرسيسور ساليم




فالمكثف على الماذربورد لانحكم علية ان كان تلف ام سليم بمجرد النظر فقط فهذا لايكفى لابد من قياسة
وايضا المكونات الاخرى التى يجهلها الفنين ودائما ما يتجة الى الموسفت كأن الموسفت هو القطعة الوحيدة فى الدائرة التى تقوم بتغذة الميكرو برسيسور