Полезные схемы / Стабилизатор питания для ядра процессоров. Модернизация материнской платы.

Преимущества:

Недостатки:

Описанная ниже технология была применена автором для переделки собственного ПК на базе материнской платы производства Lucky Star (VX2), когда стоящий в ней процессор AMD K5-100 перестал устраивать своими тактико-техническими характеристиками. В документации на МВ было сказано, что она предназначена для работы с процессорами P54C (имеют одно питания для ядра и IO), а для P55C (имеют двойное напряжение питания + MMX) поддержка опциональна.

Следует разъяснить, что P54C - это INTEL PENTIUM, CYRIX 6X86P120+, P133+, P150+, P166+, AMD 5K86 75-166 Mhz, из новых IDT WinChip C6 180-200 Mhz. (Используется одно напряжение питания 3.52В) Только последний поддерживает MMX, но заменив им К5100, думаю реального выигрыша в производительности не получить.

P55c - процессоры INTEL PENTIUM MMX, AMD K6, AMD K6-2, K6-3, CYRIX MXII. Они все поддерживают MMX, производительность явно на высоте, да и выбор побогаче. (Напряжения 3.3В для IO и от 2.1 до 2.9В на ядре)

Вообщем выбор был остановлен на второй группе процессоров. После беглого осмотра материнской платы оказалось, что вся опциональность заключалась в неустановке стабилизатора ядра и обслуживающих деталей и жесткой запайке проволочными перемычками джамперов переключения напряжения питания ядра и IO. Вывод был - такая опциональность не подходит и было принято решение перевести это все из опциональности в реальность.

Вначале казалось очень заманчивым решение просто установить на свободных местах недостающие детали второго стабилизатора по аналогии с уже стоящим. Но после исследования местного рынка радиодеталей пришлось от этого отказаться ввиду трудностей с их приобретением (отсутствием таковых).

Было принято решение разработать стабилизатор на отечественной базе и установить его на отдельной плате чтобы:

В результате исследования теории стабилизаторов и изнурительных экспериментальных работ, в ходе которых не раз закипала вода в стакане, который применялся как охладительная установка для эквивалента нагрузки на выходе стабилизатора, была разработана следующая схема:

Принципиальная схема стабилизатора.

Транзисторы КТ815, КТ819 с любым буквенным индексом;
Переменный резистор R2 - типа СП5-1ВА, обеспечивает плавное изменение напряжения с точностью до 0.01В;
Микросхема КР142ЕН1Б (КРЕН1Б), не путать с К142ЕН1!!! т.к у нее другая разводка ножек!
Остальные детали могут быть любых типов.

Схема была собрана на одностороннем стеклотекстолите, проводящая часть которого была разрезана резаком в соответствии с принципиальной схемой. Монтажная схема не приводится из-за ее простоты. Необходимо сказать несколько слов о специфике данного стабилизатора. Так как схема рассчитана на довольно приличные токи, что накладывает некоторые требования на толщину проводки которой подводится напряжение +5В, Земля и Выход стабилизатора. Эти провода должны иметь сечение не менее 1.5мм. Это может быть не один толстый провод а набор из нескольких тонких, суммарный диаметр которых должен быть не менее указанного значения. Также следует обратить внимание на то, что бы ширина дорожек идущих от +5В до коллектора VT2, а также от его эмиттера к выходу стабилизатора была максимально возможной. Транзистор VT2 необходимо установить на радиатор как минимум вдвое большем, чем на котором стоит родной стабилизатор на материнской плате (родной стабилизатор не импульсный а собран по приблизительно такой же схеме, у меня выходной транзистор собранного стабилизатора при работе под нагрузкой чуть теплый, что нельзя сказать о родном).

Питание на плату подается с блока питания компьютера со стандартного разьема через переходник изготовленный из переходника питания используемого Cooler-ом процессора. На штырьки стоящие в переходнике напаиваются новые провода в соответствии с перечисленными выше требованиями к диаметру провода. Напоминаю, что +5В, Земля - толстые, +12В - может быть любым. К материнской плате стабилизированное напряжение ядра подходит разьемом, изьятым из комплекта, которым ранее соединялся блок индикации корпуса компьютера - (4 контакта) с материнской платой:

Удобно на плате предусмотреть вывод Контрольной Точки выходного напряжения стабилизатора в виде одиночного PIN от любого разьема, тогда надев на него ответный PIN с припаянным проводом легко контролировать выходное напряжение с помощью вольтметра.

Настройка.

Перед включением стоит убедиться в правильности сборки. После этого необходимо к выходу стабилизированного напряжения схемы подключить эквивалент нагрузки, представляющий собой резистор номиналом 0.5 Ома и мощностью не менее 15 ВТ, но можно использовать и 2 Вт, поместив резистор в стакан с водой. К резистору подключить вольтметр (лучше цифровой - для большей точности) посредством "крокодилов". После этого на всякий случай отсоединить все разьемы блока питания компьютера от MB и всей периферии. Соединить разъем стабилизатора с блоком питания, три раза плюнуть через левое плечо и нажать кнопку включения питания.. Если все нормально, то вольтметр должен показать напряжение не более 4В, а в стакане можно будет наблюдать увлекательное зрелище веселой круговерти пузырьков вокруг резистора. Подстроечным резистором выставить напряжение приблизительно 2.9В и оставить все минут на 30. За это время напряжение на резисторе не должно существенно уползти, а детали стабилизатора не должны сильно нагреться, за исключением может быть VT2, да и то он не должен быть ощутимо неприятен на ощупь. После этого выставить резистором нужное Вам напряжение для предполагаемого будущего процессора. Все, стенд можно разбирать. Если же что-то не так: еще раз проверять схему, использовать несколько больший радиатор для VT2.

Внешний вид схемы в рабочем состоянии.

Последовательность действий для случая N1.

1. Вынимается материнская плата из компьютера. Из нее вынимается процессор и оперативная память.
2. Производится вдумчивый анализ и поиск с помощью документации на MB и омметра джамперов и перемычек которые отвечают за переключения подачи на процессор того или иного напряжений питания. Если в вашем случае так же как и у меня P55C - опционально, то следует искать систему джамперов которые замыкают ветвь питания ядра процессора на напряжение встроенного стабилизатора. Найдя ее получаем точку входа куда будет заводится напряжение ядра с внешнего стабилизатора. Также необходимо найти перемычку которая отвечает за переключение напряжения IO процессора, скорее всего она будет находиться рядом с резистором который отвечает за 3.52В, рядом будет пустые контактные площадки для еще одного резистора, который должен отвечать за 3.3В
   
3. Этот резистор прийдется впаять. Я использовал подстрочный с номиналом 20К того же типа СП5 с гибкими выводами. Он удачно приклеился регулировочным винтом вверх на рядом стоящую микросхему.
4. Необходимо приобрести гребешок разьема (папа) такого же типа какой стоит на материнской плате под FDD или HDD шлейф. Из него методом откусывания можно добыть требуемые одиночные или несколько PIN разьемов под джамперы.
5. Из материнской платы выпаиваются все проводки стоящие на месте джамперов которые призваны отвечать за коммутацию напряжений на процессоре. В моем случае их оказалось два:
   1. Джампер отвечающий за IO 3.52В <--> 3.3В;
   2. Система состоящая из четырех включенных параллельно джамперов соединяющих в первоначальном виде ножки ядра процессора с ножками IO.
6. Проверяются все ли перемычки выпаяны. Проверить отсутствие контакта между VCC2 - ядро и VCC3 - IO ножками панели процессора.
   
7. Прочистить от припоя с помощью паяльника и заточенной спички отверстия под будущие джампера.
8. Запаять PIN разьемчики под джампера.
9. Еще раз все проверить и промыть места пайки спиртом.
10. Поставить джампер отвечающий за напряжение IO в положение когда он будет подключен к вновь впаянному резистору.
11. Закрепить стабилизатор внутри корпуса.
12. Подключить разьемы питания идущие от блока питания к материнской плате.
13. Подключить вольтметр одной ногой к земле, а другой к выходу встроенного стабилизатора.
14. Включить блок питания и подстроечным резистором, упомянутым в п.3, выставить напряжение IO 3.3В.
15. Выключить все.
16. Подсоединить собранный стабилизатор к блоку питания и разьемом к материнской плате на место впаянной системы джамперов отвечающих за подачу на процессор напряжения ядра.
17. Еще раз все проверить!
18. Включить блок питания.
19. Измерить напряжения в контрольных точках, если оно соответствует спецификации выбранного вами процессора, то на этом элетро-технические работы могут считаться законченными.
20. Вставить новый процессор в разьем и подключив вольтметр к Контрольной Точке на стабилизаторе, после включения питания произвести, если необходимо осторожную подгонку напряжения под процессор.
21. Все собрать в корпус и тестировать.

Подводные камни.

Может так случиться, что для нормальной работы нового процессора потребуется заменить старый BIOS на более новую версию. Например, в моем случае тестировался процессор INTEL P166MMX и он напроч отказывался работать с гибкими дисками и во время работы система W95 теряла мышь. В остальном все было ОК. С другой стороны поставив процессор AMD K6-MMX 200Mhz таких проблем не возникло вообще. Данный процессор в переделанной таким способом плате работает у меня уже больше года, проявив себя очень стабильно и безглючно.

P.S. Еще раз хочу напомнить что конечный результат сильно зависит от вашей внимательности и аккуратности.

Автор: Сергей Кичкин.

От себя: данный метод был мной повторен и, как ни странно :-), всё заработало. Никаких проблем не возникало. Мать точно такая же как и у автора, проц iP166MMX, AMD K6-200, K6-233. BIOS перепрошивать не пришлось.

Рекомендую посмотреть:

Разработка и оформление Андрея Александровича Борисенко aka ICE.
По всем вопросам просьба писать мне на icenet (at) narod.ru