一、电阻器类

         电阻器是笔记本电脑主板上用得最多的小型元件,目前的笔记本电脑为了缩小体积,其主板上的电阻器件全部采用小型和超小型的“贴片式”元件。常见的各种电阻器如单个式贴片电阻、排阻、热敏电阻、0Ω电阻等,见下述图1~11所示。

         电阻器在主板上主要用于:限流、降压、分压、脉冲峰值防护(防止前、后沿变化陡峭的脉冲信号对芯片内部的接口电路造成“浪涌冲击”) I/V转换(把电流的变化转换为电压的变化)、阻抗匹配以及阻尼(防止电路上发生“寄生振荡”)等。
         例如,主板上每一个芯片的输出端口,都有一个“上拉电阻”跨接在芯片的输出端与电源(vCC 或VDD)之间,它为芯片内部的输出电路提供工作电源;并使该输出端的电位得到“提升”,故得名“上拉”。同时,它又作为该输出级的“负载”电阻,担负着I/V转换的功能,即把该输出级放大后的信号电流(I)转换为信号电压(V)传送到下一-级电路去。如果该类上拉电阻出现断路故障,则对应芯片的这一个输出电路就得不到工作电源,对应的这一路信号(数据)就没有输出....导致整个主板不能工作或工作不正常。
         又例如,笔记本电脑主板内存条是由多个存储芯片(颗粒)组合而成的,每一个存储芯片又都有几路供电,而主板上一般都有三个内存插槽。所以,主板上内存插槽的多路供电是由一个总电源通过数量众多的限流电阻来分路提供的,如果这些限流电阻中有一个或几个出现断路,也将会使主板不工作(开机自检过程中检测不到内存,不开机)或工作不正常(内存容量大减,工作速度慢)。
         由此可见,电阻器虽然很小,但其在笔记本电脑主板上的作用却是不容轻视的。

1.单个贴片式电阻器

         单个贴片式电阻器的电路符号如图1所示,安装在主板上的实物见图2~5所示。

         该类电阻器是笔记本电脑主板上常见的黑色小方块片状元件(注:也有少数笔记本电脑主板上的单个贴片式电阻是天蓝色的矩形片状,如图4中的R74、R82和图5中阻值为“25R5”的电阻所示),但无论其颜色如何,凡是电阻器件一律都用字母“R”或者“PR”,后缀用数字组成的电路序号标注在元件一旁的印制板上,表明是“电阻器”,如图2中的PR35PR40等。

        单个贴片式电阻器的额定功率(耐热功率)随其体积的大小而不同,体积越大,额定功率也越大。如图2中,PR35 PR39等6只阻值标注为“220”的电阻,就比下方的PR40、PR41等6只阻值标注为“105”的电阻体积要大得多,其额定功率也就大得多;图3中的R114、R467的体积更大,它们都是主电源回路中的大功率限流电阻。

2.排阻

        多个相互独立的等值电阻“并排”封装于一体的组合元件称为“排阻”。有4只8引脚(即封装于一体的4只阻值相同的电阻器,由于是相互独立的关系,故有8只引脚)5只10引脚和8只16引脚等多种形式。这种“多只一体化”的电阻器件为黑色的长方形片状,顶部的表面粗糙不平,标注有这几只等值电阻的阻值。长方形两边每两只相互对称的引脚就是其中的一只电阻器,因此,只要其中的任何一只损坏,只有整体更换。

         排阻的电路符号如图6所示,在笔记本电脑主板的电路图上分别用“8P4R”、“10P5R”和“16P8R”表示;安装在主板.上时,则在元件一侧的印制板上用“RN"、“RP”或“ZR"标注,表明是“排阻”,后缀数字表示该元件的电路序号。如图7所示的“RN17”、“RN18"等,即为“4只8引脚”(8P4R)的排阻,在电路中的排序分别为“17”和“18”;图8所示RP1.RP2为“5只10引脚”(10P5R )的排阻,在电路中的排序分别为“1”和“2”。由于笔记本电脑的电路结构极为紧凑,所以多采用排阻,尽量减少使用“单个贴片式电阻”所帶来的元器件布局分散、面积过大。

3.0Ω保险电阻
         “0Ω电阻”,即阻值接近为“0”的电阻器,用低熔点金属镀膜制成,若电流过大,其温度上升至某一值,即可熔化,在电路中主要起保护作用,多用于电源回路中。由于笔记本电脑采用了周密而完善的节能措施,在电源管理系统的控制下,主板上的每一一个电路系统或者单元电路都是单独供电。因此,笔记本电脑主板.上各种不同电压的电源供电线路很多,作为供电回路过流保护的“0Ω电阻”的数量也就很多了。

         除此而外,"0Ω电阻”在笔记本电脑的信号回路中也经常用于“脉冲峰值防护”。图9所示即为笔记本电脑主板上的“0Ω电阻”,从图中可见,“0Ω电阻”的外壳上标有数字“0”,元件一旁的印制板上用字母“R”打头,后缀数字序号来表明其属于电阻类元件。图中的R407、R408 R413等都是“0Ω电阻”。

4.热敏电阻
         热敏电阻属于一类特殊的电阻器件,其阻值随着温度的变化而改变。因此,当它与一个普通的、阻值固定不变的电阻器接成一个串联分压电路,并且接人一个稳定直流电源回路中时,只要环境温度一改变,这个串联分压电路的分压值就立即随之改变,也就是将温度参数的变化转换成了对应的信号电压的变化。所以,热敏电阻的这一特性,可以使它作为灵敏的温度传感器使用。
         笔记本电脑主板上使用的热敏电阻为贴片式结构,与一般的贴片式元件(贴片式电阻、电容等)基本相同,也是黑色或咖啡色的矩形小方块。它在主板上作为温度传感器,用于监测CPU或者整个机箱的温度变化,以便在温度上升到危及CPU和主板安全的情况下,主板上的“监控系统”可以根据热敏电阻的监测结果作出判断并自动执行超温报警和停机程序。因此,热敏电阻是主板上温度监控、保护系统中的重要元件。

         热敏电阻分为“正温度系数”(称为“PTC"元件)和“负温度系数”(称为"NTC"元件)两类。PTC类热敏电阻的阻值随温度的改变而正向变化,即t°C↑一电阻值↑;t°C↓一电阻值↓;而NTC类热敏电阻的阻值随温度的改变却发生负向变化,即t°C↑-电阻值↓;t°C↓一电阻值↑。一般在常见的温度检测电路中多使用NTC类热敏电阻,台式电脑和笔记本电脑主板上用于温度检测的热敏电阻也都是NTC类的。笔记本电脑主板上的热敏电阻一般用字母“RT”、“TR”或“PH"加后缀电路序号的数字标注在一旁的印制板上,以便识别,它的电路符号如图10所示。

          随着技术的不断飞速发展,笔记本电脑主板上的元器件也正朝着小型化、高度集成化的方向不断改进。因此作为传统方式的“外置热敏电阻”温度检测电路已逐渐被集成化的温度检测电路所取代,使目前笔记本电脑的温度传感器和温度检测电路出现了以下两种不同的方式。
        (1)热敏电阻温度检测方式

         这种方式以外置的热敏电阻作为温度传感器,是温度检测电路的前端器件。该热敏电阻一般置于主板CPU座附近,以便对CPU的工作温度进行检测(对机箱温度进行监测的热敏电阻安置在主板的其他部位)。图11所示为“联想E-390”型P4笔记本电脑主板上的热敏电阻,它紧贴在CPU座子的背面、CPU供电系统旁路电容器C26~C58的中间,其电路编号为“PH1”。专门用于检测CPU的工作温度,向主板上的CPU温度监控电路提供监测信号。

         (2)集成化温度检测方式

         目前,较为先进的某些型号笔记本电脑的主板已将热敏电阻集成在CPU或专门的温度检测芯片中,直接对CPU内核的工作温度进行监测。所以,较为新式的笔记本电脑主板上就找不到外置的热敏电阻。图12所示是IBM-T43型P4笔记本电脑主板上专门检测CPU温度的一个5引脚小芯片,其安装位置在主板CPU座子的背面并紧贴在印制板上,在电路中的编号为"U1", 型号是“TX-PA”。该芯片内部包括温度传感器、基准电压(VREF)产生电路、运算放大器担任的电压比较器及输出电路等,因此,对CPU工作温度的变化极为敏感。

           上述两种方式中,虽然使用的器件和构成的电路形式不同,但它们的工作原理和控制对象是基本相同的。当CPU的工作温度发生变化时,热敏电阻(或热敏元件)的阻值也随之发生相应的变化,使检测电路的输出电压产生对应的线性变化。这个检测结果输送到以南桥芯片为核心的温度管理系统中(型号不同的笔记本电脑也可能是其他专用芯片),经过A/D电路转换成反映实际温度值的数据。用该数据与管理芯片内部预置的软件温度管理数据相比较,即可得到一个温度控制指令。最终,该指令通过管理总线传送至“CPU风扇控制芯片”,该芯片在执行这一指令的过程中,就可以根据CPU的实际工作温度的变化,自动控制CPU风扇的启、停和转速的高低,达到“智能化控制”的目的。所以,笔记本电脑中的CPU风扇与台式电脑中cPU风扇“一通电就高速旋转”的工作方式是有本质区别的,这往往使一些习惯了台式电脑启动方式的人们,对笔记本电脑通电之初CPU风扇不转的现象作出“有故障的错误判断。
5.电阻器的阻值标注法
       (1)三位数字标注法
         用三位数字来表示电阻器的阻值,即前两位直读有效数字,第三位表示以10为底的幂(即:有效数字后面的“0” 的位数),单位是欧姆(Ω)。这个三位数字直接标注在电阻器的表面,以便识别。例如:项部表面上标有“102”的电阻器,其阻值是在前面两位有效数字“10” 之后还有两位“0”, 即1000Ω( 1kΩ)。又如:标有“330”的电阻器,其阻值是在前两位有效数字“33”之后“0”的位数为0,即没有“0" ,就是33Ω。笔记本电脑主板上的贴片式电阻(含单个贴片式电阻和排阻)一般采用上述“三位数字标注法”。
(2)四位数字标注法
         前三位直读有效数字,第四位表示以10为底的幂(有效数字后面“O”的位数)。单位是欧姆(Ω)。
          例如:顶部标有“1001”四位数字的电阻器,首先直读前三位有效数字“100" ,再看第四位的“1”,表示在前三位有效数字之后还有一位“O”,则该电阻的阻值即为1000Ω(1kΩ)。
(3)两位数字加字母“X"标注法
          前两位直读有效数字,后缀“X”表示在有效数字后面没有任何数。(即只有前两位数字有效)。单位是欧姆(Ω)。例如:标有“56X”的电阻器,其阻值就是56Ω。
(4)两位数字加中间隔断字母“R”标注法
          用于精密电阻的标注。两位数字是有效数字,中间用字母"R”隔开,以“R”表示小数点。单位是欧姆(Ω)。
          例如:标注为4R7的电阻器,其阻值是4.7Ω;.标注为2R2的电阻器,其阻值是2.2Ω。在笔记本电脑的主板上,一般额定功率较大、体积较大的电阻器,例如主电源回路中的限流电阻,常采用这种标注法。
          此外,由于排阻是多个等值电阻器的“组合体”,所以用。上述几种阻值标注法只标出一个阻值即可。
6.电阻器的代换原则
         首先,同种材料制作的电阻器,必须要在体积大小相同,即额定功率相同的条件下才能进行代换(同种材料条件下,体积越大,额定功率越大)。尤其是主板上常用在电源回路中的限流电阻,在通过一定电流时,即使代换电阻器与原来电阻器的阻值相同,体积小、额定功率小的容易产生高温而被烧坏。所以,在安装条件允许的前提下,原则上代换电阻器的体积是“能大,不能小”。
         其次是:要求比较精确的电路中所使用的电阻器,如“56X"、“4R7”等,必须原值代换;一般电路中可以比原值相差10%~20%。例如:可以用标称“320”或“340”的电阻器代换标称是“330”的电阻器。
二、电容器类
         电容器是主板上使用数量居第二位的小型元件。它在主板电路中的作用是‘“隔直旁交”,即隔断直流电;旁路交流电。主要用于:滤波(在电源供电回路上滤除直流电源中的残余交流成分和高频脉冲干扰);钳位(利用“电容器两端电位不能突变”的原理,钳定电路中某点的电位不变);旁路(将电路中的高频杂散千扰信号旁路入地);定时、延时(与电阻器配合组成“RC时间常数”电路,在振荡电路中作“定时”,决定振荡周期;在复位电路中作延时,决定复位操作过程的长短)等,可见其作用也是举足轻重的。
        例如:CPU供电系统中的滤波电容,一般在笔记本电脑主板上都是由2~3只左右的2200uF~3300uF/6.3V的钽电解电容并联组成。其中只要有一只或一只以上的电容器出现“失容”或容量下降的故障,重则使CPU不工作;轻则使CPU工作不正常,出现无规律“死机”现象。此外,在其他电源供电回路以及信号线路上的小容量高频旁路电容器中只要有一个出现短路故障,就会出现对应的该路电源短路、烧坏保险(或0Ω电阻);或者对应的该路信号被短路,都会使整个主板不能正常工作。
         在笔记本电脑主板上使用的电容器可分为两大类,即电解电容器和无极性电容器。

1.电解电容器

         电解电容器是一种大容量的“有极性”电容器,其电路符号如图13所示。所谓有极性,即这类电容器内部极板的两个引出电极有正负极性之分。只能工作在“含有交流成分的直流电路中”,所以在实际的电路.上,其正极“+”必须接高电位(或电源的正极);负极“-”必须接低电位(或电源负极、即地线),不能接反!否则,将使其内部温度急速上升,内部的电解液迅速膨胀而引起炸裂。为了防止在操作时将其极性接反,电解电容器的外壳上都有明显的极性标志(普通铝质电解电容器在其负极引脚一+ 侧的外壳,上,用粗大的“-”来标注;普通铌、钽电解电容器在其金属外壳顶部一端涂成黑色或绿色,表示对应这一端的引出电极为负极;扁平贴片式铌、钽电解电容器在其长方形外壳的一-端用“+”号标注出正极)。同时,主板上凡安装电解电容器的位置都印有明显的极性标记,如图14所示的电解电容器“PC528”的安装位置,用一个圆圈把电解电容器的两个焊孔圈起来,涂有颜色的一端所在的焊孔是负极;正极为方形焊孔,并在其右上方的圆圈之外标注“+”号表示正极,即使安装上电解电容器之后,也可以从该“+”号来判断其极性。如此严格周密的极性标志,唯恐在安装电解电容器时因装反极性而发生意外。另外,除了外壳上标有的极性标志而外,普通的新电解电容器的两条引脚一长-短,长为正极;短为负极,也是为了严格区分其极性而设。由此可见,该类电解电容器的极性是一个至关重要的问题,必须引起维修人员(尤其是初学者)的重视。主板上使用的电解电容器又分为两类,即普通铝质电解电容器和铌、钽电解电容器。

         (1)普通铝质电解电容器
          普通铝质电解电容器的温度稳定性差,所以大量使用在体积大、散热比较容易的台式电脑主板上,在笔记本电脑的主板上极为少见,即使是前段时期生产的P3级老式机型的主板.上也只在个别电路中使用。现在普通的铝质电解电容器已经基本上被淘汰,尤其在知名的品牌机上已不见其踪影。
          (2) 有机半导体铝固体电解电容器
         凡是电路图上或者电容器外壳上标注有“OS- cON"商标、体色为墨绿色、有正负极标志但铝壳顶部没有防爆凹槽的电解电容器,就是日本三洋(SANYO)公司生产的这类有机半导体铝固体电解电容器。在外形上它与普通铝质电解电容器极为相似,但顶部没有防爆凹槽以及“OS -cON"的商标就是二者外观上最明显的区别。虽然它也属于铝质电解电容器类,但由于内部是“固体”,就没有电解液,又掺人了有机半导体材料,所以就具有与普通铝质电解电容器所不同的特性。首先是它对温度的变化不敏感,温度稳定性好,所以才无须设置防爆凹槽。虽然其温度特性不及下述的铌、钽类电解电容器,但比起普通的铝质电解电容器要好得多;其次是等效串联电阻小,可以通过较大的纹波电流,滤波效果好;其三,它最为优良的性能是等效电感量(寄生电感)小、高频特性好,甚至可以与薄膜电容器媲美。
        由于有机半导体铝固体电解电容器的上述比普通铝质电解电容器更为优良的特性,所以在要求相当严格的滤波电路中,经常可以看到在几个大容量的普通铝质电解电容器中,并联1~2个小容量的“OS-cON”"电解电容,正是因为它的等效串联电阻小,与其他的电解电容并联之后其等效串联电阻值就更低,通过的纹波电流更大。在这个并联电路中,虽然“OS-CON"电解电容的容量小,但却分流了大部分的纹波电流,使该电路的滤波效果得到极大的提高。

          在目前生产的笔记本电脑中,有一部分机型采用了这种电容器,图15中标注为“PC525" 的圆柱形元件,就是安装在笔记本电脑主板上的有机半导体铝固体电解电容器。

          (3)铌、钽电解电容器

          笔记本电脑主板上广泛采用的铌、钽电解电容器如图16~18所示。由于采用稀有金属铌或钽为原料来制造,所以,这类电容器的温度稳定性好,质量高。由于该类电容器的价格较高,所以一般都用在要求较高的重要电路中。铌、钽电解电容器外观上的特征也很明显:普通的大容量铌钽电解电容器为直立式金属圆筒形结构(比普通铝质电解电容器矮);外壳是无塑料皮包装的白色金属圆筒;顶部没有防爆凹槽(平顶),如图16 所示。

          扁平贴片式铌、钽电解电容器如图17、18所示,其外壳为塑料封装、颜色各异的长方形。

          由于笔记本电脑的结构紧凑、体积小而散热不易,其主板上使用的电解电容器基本上都是铌、钽类的,其中,扁平贴片式铌、钽电解电容器的使用量为最大。
          电解电容器在笔记本电脑主板上的作用主要是滤波和“去耦”,大量使用在供电回路中。因此,某一个电解电容器的损坏,无论是短路、漏电、断路或“失容”,都会造成对应的该路电源发生无电压、电压偏低或者纹波电压太高而引起千扰等故障。
        (4)维修操作时的安全注意事项
         除了强调电解电容器在使用中的极性而外,在使用850热风枪对笔记本电脑主板进行维修操作时,一定要注意高温气流吹送的范围和角度,不能使电解电容器受到高温气流的过分烘烤。否则,电解电容器内部的电解液(或电解质)在骤然高温条件下的急剧膨胀,将发生爆炸,造成伤及人身的意外事故。
        由于笔记本电脑主板上的元器件细小而密集,在使用850热风枪对某一个元器件进行施焊的过程中,很容易烘烤到其周边的电解电容器,时间一长就有爆炸的可能;其次,维修人员为了仔细观察到施焊的部位,往往头部离主板的距离都比较近,如果发生电解电容器爆炸,其飞溅物很容易打击到头部。所以,经常可以看到维修人员的头部前额“坟起如卵”的现象,就是被炸起的电解电容器击打所致。试想,一旦打到眼睛上,后果就要严重得多了(佩戴眼镜者可以例外)。所以,佩戴眼镜或采取适当的遮挡措施是完全有必要的,尤其是初学者。
2.贴片式无极性电容器
         笔记本电脑主板上大量使用的贴片式无极性电容器在数量上仅次于贴片式电阻,也是主板上数量最多的元件之一。这种没有正、负极性之分的小容量电容器有“单个贴片式电容器”和“排容”两类。

        (1)单个贴片式电容器

        单个贴片式电容器的电路符号如图19所示,安装在主板上的实物如图20、21所示。它是主板上咖啡色到浅灰色的、颜色深浅不一、体积大小不等的片状小方块,属于“无极性”电容类。主板上对单个贴片式电容器的标注,统一用字母“C”加上后缀电路序号的数字,标明在一旁的印制板上,以便于识别。如图20中的C911和图21中的C490、C496、C502等。

         单个贴片式电容器的外壳上没有任何标志,其容量的大小及耐压的高低只有从颜色的深浅和体积的大小上来区分。例如图20中所有的贴片电容的颜色和体积都相同,其容量和耐压也都相同,它们都是0.1uF/63V的电容器;而在图21中,只有3个贴片电容的颜色深、体积大,因此容量比较大,耐压也比较高;其余颜色浅、体积小的则容量较小耐压较低。

          主板上大量的贴片式无极性小容量电容器最主要的作用是“ 高频旁路”,使用在电源供电系统各路不同电压的供电线路对地、以及信号系统各路信号线对地的不同位置上,担负着防止高频千扰的作用。例如:CPU-旦受到高频脉冲的千扰,就会出现“无规律死机”的故障,所以,CPU供电系统中使用了大容量的滤波电容。但由于电解电容器的极板采用“筒状卷绕”方式所具有的寄生电感对高频旁路的不利影响,因此,在CPU的几十路电源供电线路上,就有对应的几十个接地的贴片电容,专用于高频旁路。在主板上、下两面对应CPU座的位置上,可以看到密集排列的几十个贴片电容。通电情况下,在这些电容器的“非接地”端上就可以测量到CPU的供电电压,由此可以判断CPU供电系统的工作是否正常。

         (2)贴片式“排容”

       一体化封装的多只相同容量、相互独立的贴片电容器并排组合而成的多引脚器件,称为“排容”,它的电路符号如图22所示,安装在主板上的排容实物如图23所示,图中的6只排容均为“8引脚4只”封装的一体化元件,电路图上的代号为8P4C”。笔记本电脑的主板上还少量使用10引脚5只的“5P10C" 排容,相当少见。排容也和单个贴片式电容器-样,外壳上没有任何标志,只用颜色的深浅来表示容量的大小。其长方形封装体的两个长边相互对称的两只引脚就是排容中的一只独立的电容器,所以,只要其中的任何一只损坏,就只有整体更换。

          笔记本电脑主板上的排容一般用于信号系统中多路相同性质信号的高频旁路,常见于主板上的“并行接口”(打印口)的17条信号线和“串行接口”附近。为便于识别,用符号“CN”、“CP"表示“排容”,标注在其旁边的印制板上。如图23中的CP1~CP6等。
     上述的两种贴片式电容器(单个贴片式电容器和排容)都有一个共同的特点--体积小 、耐压低,其耐压仅几伏到几十伏,因此,这类电容器容易被击穿短路。另外,如果主板上的灰尘积聚过多,加上空气中的湿度过大,就会引起这类电容器产生“高频泄漏”,导致信号传输不良,使主板不能工作或不能正常工作。所以,贴片式电容器是主板上故障率较高的器件之一。
3.电容器容量的标注法
         (1)直接标注法
          对于体积较大的电解电容器采用此法。
         (2)颜色估算法
         对于贴片式无极性小容量的电容器采用此法。一般以其“体色”和体积来区分其容量的大小,从咖啡色至灰色,颜色越深,容量越大;体积越大,容量也越大;体积相同的则以颜色的深浅来决定容量的大小。主板上使用的贴片式电容器容量都比较小,通常在10pF~0.1uF之间。
4.电容器的代换原则
          对于采用“直接标注法”的电解电容器,在耐压值大于或等于原来电容器标称值的条件下,容量可以比原值相差20%。由于电解电容器在主板上都是用于滤波和“去耦”,容量越大,滤波或去耦的效果越好。所以,只要耐压值符合要求,安装位置容纳得下,就可以选择容量大一些的电解电容器。
          对于无任何容量标注的贴片式无极性电容器,只需颜色与体积大小相同即可代换。
          此外,在某些特定电路中的小容量贴片式无极性电容器损坏后可以拆除不用,对主板的正常工作并无明显的影响。例如:主板上的并行接口(打印口)、串行接口、USB接口和鼠标接口等附近电路中的排容、单个贴片式电容,其容量最大仅为18pF或更小,其作用主要是防止线路上的高频自激振荡和旁路高频干扰,对主信号是不起作用的。所以,当检查到这些电容器存在短路、漏电故障而影响到信号丢失,一时又找不到相同的元件来代换时,就可以将其“空置”不用。其实,结构紧密、多层布线所形成的“分布电容”也可以担当一部分上述电容器的作用。
三、电感类
         电感是一个储能元件,当通过它的电流上升时,它将电流的一部分能量转换为磁场能量,存储在其周围的空间,以此阻止了电流的上升;而当通过它的电流下降时,它叉将存储的磁场能量释放出来,转换为电能,补充到衰落的电流中,阻止了电流的下降,因此,“电感两端电流不能突变”。在电感元件的电感量一定的条件下,频率越高、电流变化率越大的交流电受到电感的这一“抗拒”(感抗)就越大,越不容易通过该电感,这就是电感的“低通”特性,即“低频通;高频不通”。所以,从广义上讲,电感在电路中的作用就是“通直、阻交”,即通过直流电,阻碍交流电。

         电感元件的电路符号如图24所示。其标注方式是在同一个主板上统一用字母"L" 或“PL"加后缀电路序号的数字来表示,并标注在元件一侧的印制板上。笔记本电脑主板上所使用的微型电感元件由于其体积太小,一般都没有标注电感量的参数,只能在对应的主板电路图中才能查到相关的数据。

         笔记本电脑为了追求其体形上的薄,主板上的电感元件都是扁平状的,而且为了缩小体积和减轻重量,都采用了高导磁率的磁芯,在保证电感量足够的前提下,尽量减少漆包铜线的匝数和用量。笔记本电脑主板上的电感类元器件主要有储能电感、普通小型贴片式电感和变压器等三种。
1.储能电感

         笔记本电脑主板上的储能电感是电感量较大体积较大的黑色正方形器件,其内部是绕制在磁芯上的铜线绕组,外部用磁罐封装,形成闭合的磁路。

         图25中的“L1”、"L7"就是这类储能电感,它主要应用在主电源输人回路以及输出电流较大的“开关电源电路”(DC-DC变换器)中,发挥其“低通”和“储能”的功能,完成各路直流电源的滤波作用。
(1)低通特性的应用
         主电源供电系统中的“输人电感”与电解电容器、贴片式无极性电容器共同组成“LC低通滤波器”,对16~19V的输入电源进行低通滤波后再供给CPU供电系统和其他供电电路中的电源控制芯片和开关管。一方面阻止电源中的高频干扰进入各个供电系统,并使直流电更加平直;同时,也阻止了各个供电系统中的电源控制芯片和开关管产生的高频开关脉冲通过电源对其他电路形成干扰,起到“双向低通滤波”的作用。
(2)储能特性的应用
        CPU供电系统及其他电源电路中的“储能电感”,利用其储能特性,将开关管输出的脉冲电流进行“平滑滤波”。当脉冲电流突然上升的前沿经过该电感时,其储能特性将电流增大部分的能量转换为磁场能量存储。
         既然电流的这一部分能量被转换了,就极大地抑制了其急剧上升的势头,只能缓慢地上升;当脉冲电流突然下降至“0”的后沿到来时,该电感释放其储能,并转换为电能补充进电路中,填补了电路中电流的“空缺”。

        这样,使脉冲电流陡峭变化的前后沿变得平缓,再加上其后的大容量电解电容器的充、放电滤波作用,使脉冲电流变成接近“纯直流电”供应CPU及其他电路。

        图26所示为笔记本电脑主板上的CPU供电系统,图中的3个黑色方形电感元件L850、L851就是储能电感,L837是电源输人回路中担任滤波的输人电感;7个白色金属圆筒形结构的元件即为电路中担任滤波作用的钽电解电容器,它们都集中安装在CPU座子的附近。

2.普通贴片式电感元件

       普通贴片式电感元件是笔记本电脑主板上体积大小各异的黑色矩形小薄片元件,如图27、28中的““L45"“L46'和“PL1"所示。其外形和体色均酷似单个贴片式电阻,只能从该元件一侧印制板上标注的电感代号“L”或“PL”来识别。

        其内部是薄片状磁芯及其上的细漆包铜线绕组,外部用塑料封装而成。视其电感量的差异及其能够通过的电流数值大小,电感元件内部的漆包铜线匝数和粗细也就不同,所以形成了其体积大小上的区别。这类电感元件用在小功率(小电流)场合,串联在信号线、支路供电线及芯片供电端等线路中。
         例如笔记本电脑主板上的鼠标USB等接口电路的信号线上都串联电感元件,利用其“低通”特性以阻止高频干扰;供电线路与各个芯片的电源端(VCC、VDD)所串联的电感,阻止各个芯片之间通过电源线产生相互干扰;具有多路供电的芯片,每一个供电端与电源线上所串联的电感可有效防止芯片内部各单元电路之间通过电源回路产生相互干扰及自激振荡;一个电路系统的接地线与总地线之间所串联的电感,是为防止各个不同系统电路通过地线回路发生相互之间的干扰。
3.变压器
          顾名思义,变压器就是变换电压的器件,只要改变其初、次级绕组的铜线匝数比例,就可以改变次级输出电压的高低,即初、次级电压的比例。
          一般是固定初级绕组的匝数不变,改变次级绕组的匝数即可改变输出电压,若次级匝数多于初级匝数,为升压变压器;若次级匝数少于初级匝数,为降压变压器。在假设其初、次级功率不变,即变压器的损耗为“0”,初级输入功率与次级输出功率相等的条件下,根据P=IV可知,改变了初/次级的电压之比,也就改变了初/次级的电流之比。同时,由于电流与阻抗成反比例,所以,当变压器初1次级电流的比例改变时,其阻抗的比例也就改变了。
           此外,当在变压器的初级两端加上一个交变信号时,就有一个交变电流通过变压器的初级绕组,该电流产生的交变磁场切割到次级绕组铜线,就在次级两端产生变化规律相同的输出信号,以“磁耦合”方式达到了信号传输的目的。由此可见,变压器在电路中的作用除了变换电压而外,还用于变换电流(交流弧焊机就是变换电流的实际应用);在信号电路中用于信号耦合、阻抗变换,使两个电路之间的信号耦合达到“阻抗匹配”。

          笔记本电脑主板上的变压器全部是用高导磁率的磁芯作为导磁介质、高强度漆包铜线作绕组制成的扁平器件,其电路符号如图29所示。

          由图29可见,变压器的初级只能有一个,用于输入电源或信号;次级绕组可以有若干个,用于输出电源或信号。次级绕组可以是相互独立的、也可以在同一个绕组中抽头;还有初、次级在同一个绕组上的“自耦式”变压器。

          图29中,变压器初/次级绕组出线端子上所标注的“.”号是“同名端”符号,凡是标有该符号的端子都叫同名端或者“同极性端”,表示在交流输人信号的任意瞬间,标有符号端子的电压极性都相同(同为正极性或同为负极性)。
          同理,在变压器初、次级绕组中,标有符号的端子与没有标注符号的端子之间,其电压极性在输入交流信号的任意瞬间都是相反的,互为“异名端”关系。所以,利用变压器初、次级的同/异名端,还可以变换信号的极性(相位),将初级输人的正极性信号在次级两端翻转为负极性信号;或将初级输人的负极性信号在次极两端翻转为正极性信号;达到将输人信号“倒相”输出的目的。
        (1)笔记本电脑主板上使用的变压器

        笔记本电脑主板上的变压器多为升压变压器,它将脉冲电压提升到200~1000V,用于点亮冷阴极荧光灯管,为显示屏提供背景光源。

        图30为IBM-T43笔记本电脑主板上的5V和15V电源产生电路之一部分,图中标注为"L3”的电感元件就是一个升压变压器,它将该电路输出的5V主电源升高为15V,其工作过程如下。
         电源控制芯片U41(MAX1631)16、19两脚分别输出两路相位相反、幅度相等的脉冲信号,分别加至两个MOS管Q16、Q17的G极,使两管工作在轮流、交替地导通/截止的开关状态。其中, Q16的开关工作状态将16V直流电源转换为脉宽一定的脉冲电流,加到了L3的初级②-④绕组上。
         在该脉冲电流的前沿,突然上升的电流使L3的②-④绕组储能,并产生2正、4负的自感电动势,这两方面的因素使通过L3初级的脉冲电流不能急剧上升而变缓;在该脉冲电流的后沿,即Q17导通期间,突然下降的电流使L3的初级绕组释放能量,并在初级两端产生2 负、4正的自感电动势,该电动势推动由L3初级储能所转换的电流,经过Q17补充进电流已经衰落的电路中,使电流的下降趋势受到阻碍而变得平缓。该平缓变化的电流再经过滤波电容C511、C322的平滑滤波后,即向负载输出5V的稳定直流电源。在这里,变压器I3的初级绕组起到了储能电感的作用。
        当脉冲电流通过L3的初级绕组时,该变化电流在②-④绕组中产生了变化的磁场,在磁力线切割下的次级①-③绕组两端产生了脉冲感应电压。由于L3的①、④两端之间是“异名端”关系,所以,①、③两端的脉冲感应电压就串联叠加在5V主电源上,使其幅度得到了很大的提升。该电压经过D32整流、C314滤波后,就得到了15V 的直流电源。
        笔记本电脑的电源系统有一个普遍的规律,即首先将电源适配器输出的16V(或锂电池提供的10.8V)直流电源处理成5V的主电源,再由该5V主电源通过几个电源控制芯片的控制,仍然按照上述“脉宽调制DC-DC变换”的方式分别产生出3.3V、2.5V、1.8V、1.25V等各路直流电源;凡是高于5V的直流供电,如12V、15V等,一般都采用变压器升压的方法来取得。

         有的机型在同样的升压电路中采用了三引脚的自耦式变压器,不但提高了效率,还缩小了变压器的体积。由此可见,变压器在笔记本电脑的主板上是不可缺少的重要器件。

         图31示出了IBM-T43 型笔记本电脑主板上的实物,图中标注为“6R8M43”的黑色方形扁平器件即为变压器;其下方偏右的两个类似“芯片”的8引脚贴片元件就是大功率MOS管,右侧一只标注有“Q17";左上两个片状元件为滤波电容C511、C322;其左下的芯片就是电源控制芯片“MAX1631"”。
        (2)笔记本电脑主板上使用的耦合器

         “耦合器”实际上是属于变压器一类的电感类器件,由于其功率很小、屏蔽措施相当严格,专用于小信号耦合兼阻抗匹配,故得此专用名称为“耦合器”。它的电路符号与变压器的电路符号相同。

         图32所示为IBM-T43型笔记本电脑主板上所用耦合器的实物,图中型号标志为“MIDCOM 7219-35 SF412” 的两个酷似芯片的多引脚黑色扁平器件,就是耦合器。其上方印制板上标注的“T1”、“T2”是习惯性常用的变压器代号,说明它就是变压器类的电感元件。

          图33是耦合器的内部结构,可以清楚地看到在磁环上绕制的铜线绕组,图示为两个不同型号的耦合器,内部都是4个独立的环形变压器。该器件用在网卡芯片与网卡接口的多路“双向信号线”上,担任信号耦合、阻抗匹配的功能。

4.互感滤波器

          互感滤波器的电路符号如图34所示,是电感量较小的一类电感元件。它是利用电感的“低通"特性,专用于串联在电路中阻挡高频杂散千扰的器件。它的两个具有“互感”效应的绕组对于电路中窜入的“对称性”高频脉冲干扰具有很大的抵消作用,而日常的高频脉冲干扰大部分都是具有对称性的。

         在笔记本电脑的主板上,常用这种互感低通滤波器串联在与外部设备相连接的信号输入、输出电路中,以防止外部设备引入的高频干扰。如USB接口、网卡接口等电路的信号线上。
5.电感元件电感量的识别及代换原则
        笔记本电脑主板上的电感元件有大功率和小功率之分,它们的体积大小不同;铜线的粗细差别很大;电感量也不一样,所以,它们之间是不能相互代换的。
        只有“芝麻粒”大小的微型电感元件_无法标注电感量参数,只能从印制板上标注的元件代号“I"以及用数字万用表测试为“0Ω”来判断它是一个电感元件,而且电感量及功率都极小。
        此外,体积、功率稍大的电感元件上一般都有电感量的标志,常用字母“R”和“N"来表示小数点,电感量的单位是“nH"(即“纳享”,微享uH的千分之一)。例如:“6R8"或“6N8”表示6.8nH; 10N或10R表示10nH等;电感量为uH的小功率电感元件,一般用字母“K” 和数字来表示其电感量,如“470K” 表示47uH;"220K" 表示22uH等。
         对于体积大、铜线粗的大功率储能电感,其损坏几率很小,如果要代换这种电感元件,必须要外表上印有的型号相同,对应的体积、匝数、线径都相同才能代换。
         对于贴片式小功率电感元件,由于其体积小、线径细、封装严密,一旦通过的电流过大,内部温度上升后热量不易散发。因此,出现断路或者匝间短路的几率是比较大的(很多这样的情况可以从黑色外壳发灰的现象观察出来)。代换时只要体积大小相同即可。
         对于变压器(含信号耦合器)一类的电感器件,必须要型号、规格及其对应引脚都完全相同才能代换,一般是从报废的相同型号主板上拆卸没有损坏的相同器件来代换。

四、保险元件

        保险元件的电路符号如图35所示,应用在笔记本电脑主板上的保险元件均为颜色各异的矩形贴片式元件,视其额定电流值的大小不同,其体积大小也有很大的差异。额定电流较小的贴片式保险元件也是主板I:黑色矩彤的小薄片。为了便于与同为黑色矩形小薄片的单个贴片式电阻和贴片式电感元件进行区分,其顶部表而标有"000";"110";或“1X1"等数字,同时,用字付“F”或"PF"为首.后缀电路序号的数字或者英文字母序号A、B、C....等标注在一旁的印制板上。

       1.笔记本电脑主板上使用的保险元件的种类

        如图36白颜色附瓷封装的"F11"是主电源进线电路上的总保险,额定电流为10A,是笔记本电脑主板上体积最大的保险元件。

        图37中(绿颜色)的"F1”是额定电流比上述"F11"稍小一些的贴片式保险元件,用于输出电流较大的开关电源电路(或其他电流较大的场合)中。

        图38中两个体积大小不同的黑色片状保险,其额定电流也按体积的减小而递减。这类体积小、额定电流也小的保险元件主要用在电流较小的电源支路上,如单元电路或芯片的供电线路中。
   由于笔记本电脑主板上各种不同电压的电源供电线路很多,形成了主板上一个庞大的供电网络;每- -路电源(包括它的分支供电线路)都至少有一个保险元件,因此,保险元件的数量很多是笔记本电脑主板的一大特点,这个特点带来了两个好处,其一:某一个单元电路或芯片供电问路中的元器件发生了短跻,只会熔断相对该路电源的保险元件,不会影响到其他电路的供电。这时,通过观察该笔记本电脑在某一个功能上的缺少,就可以很快地确定故障邢位。其二:保险元件成了电源供电路的标志性元件,有保险元件的地方必然就是一路电源。因此,只要在通电条件下用万用表的宜流电乐挡检测保险元件两端的对地电压,即叮很快判断出该路电源是否丢失、保险元件是否熔断,同时也给维修时对电源电路的跟踪检查提供了方便。 
       2.保险元件的代换原则
       首先要分析保险元件损坏的原因,必然是保险元件之后的电路中发生了短路故障,多数情况是电路中的芯片或电源线路上的电容器短路造成的;其次是通过相关的检测和维修手段,检查出发生短路的元器件并予以更换,彻底排除短路故障;然后冉用相同规格的保险元件替换,-般是找废主板上相同电路的保险元件或者体积大小相同的保险元件来代换。
五、石英晶体类
        晶体是主板上振荡电路的重要元件,它与用芯片内部的振荡电路共同组成“晶体振荡器”(简称“晶振”),由于这种振荡器以“品体”冠名.所以晶体义被俗称为“晶振”。其内部由石英晶体切片、尖在晶体端面两边的金属饭及焊在金属饭上的引出电极构成;外部的金属封装起屏救作用,同时引出电极端口封闭的环氧树脂或玻璃珠共同形成密闭结构,隔绝外部空气,保持内部的超净空间。
         石英晶体具有“可逆压-电特性”,即在石英晶体切片上作用一个机械力时,会由于切片发生形变而在其表而产生电场;反之、若在切片的两端加上一个电场,又会使晶体切片产生机械形变,这种物理现象称为“斥电效应”。若把某一频率的交变电乐施加在石英晶体切片的两端,则在石英品体切片内产生与该交变电压频率相同的“机械变形振荡”;同时,这个“机械变形振荡”的形成义引起品休切片表面产生相同频率的交变电压...如此征复循环,形成了“压-电振荡”。在构成问路的条件下,当外加交燮电压的频率与晶体切片的“机械变形振荡"频率相同时.机械振荡的振幅最大;同时电路中的交变电流达到最大值,这就形成了“谐振”。此时的这个频率,就称为“石英谐振器”的“谐振频率,由此可见:构成回路的石英谐振器具有和"LC谐振器”相似的“选频特性",即:当有多个不同频率的交变信号电压施加在晶体两端时,只有其中一个与晶体的“机械变形振荡”频率相同的信号电压才符合“振荡的条件,其振幅和回路电流都达到最大值;而其他不同频率的各个信号电压因为不符合谐振条件称为“失谐”),处于失谐状态而被衰减为“0”。于是,一个特定频率的信号电压乐就被“选”了出来,这就是晶体的“选频特性”。晶体所固有的“机械变形振荡”的频率由晶体切片加工.切割时的“方位角”、切片的形状和大小来决定,而且一经确定,其频率精确度极高。这个频率就标注在晶体元件的外壳上,单位用"Hz"、"kHz"或"MHz"表示,一般都精确到小数点后好几位。
        1.笔记本电脑主板上的晶体

        笔记本电脑主板上所使用的晶体元件都是方形薄片状,其外壳主要有金属和塑料两种不同的封装形式,外观颜色各不相同,引脚也有2只和4只之分(实际的引出电极只有2只,其余2只作固定用),各自的工作频率高低差异也很大。虽然其体积大小、封装形式、引脚数量、工作频率以及外观颜色等有很大的差别,但晶体的内部结构和工作原理都是相同的。

         晶体的电路符号如图39所示,为了便于从笔记本电脑主板上品种繁多的片状元器件中区分出晶体元件来,在同一个主板上统一用英文字母“X”或“Y"或“C”作为晶体元件的代号,后缀电路序号的数字标注在该元件一旁的印制板上。例如,某-个特定主板上所有的晶体元件都统一标注为“Xxxx",而在其他不同生产厂商、不同品牌的主板上就可能标注为“Yxxx"或“Gxxx"。另外,有些主板还在上述英文字母代号的前面加上该元件所属单元电路的代号,如"MYXXX"等。
    2. 时钟振荡器的工作原理及时钟信号的重要意义
        笔记本电脑主板上的石英晶体元件主要用于“时钟振荡电路”中精确地确定振荡频率,它与所属电路系统中的主芯片内部的振荡电路配合,共同组成“石英晶体谐振器”(简称“晶振”),产生主板上各个系统所必需的时钟信号。工作时,首先由主芯片内部的“多谐振荡器”产生一个频谱很宽的振荡,这个包含有多种“谐频”的振荡信号从主芯片输出后,直接加到晶体的两端,通过品体的“精确选频”作用,确定一个所需要的时钟频率之后,再反馈回芯片内部去控制“多谐振荡器”的振荡频率。这样,整个时钟发生器就在晶体选定的频率工作,产生一个频率稳定、幅度恒定的时钟脉冲,提供给主芯片内部的各个系统,使这些结构不同、功能各异的电路在“时钟”的控制下,按照统一的“节奏”、数据传输速率(bit/s)以及规定的“时序”(时间顺序)相互配合、互相协调地工作,从而完成这个单元电路系统中的主芯片所担负的功能。
          由此可见,晶体元件在其相关时钟振荡的“晶振”电路中是不可缺少的关键重要元件。在笔记本电脑的主板上,CPU、北桥和南桥等重要的芯片都仰赖着主时钟电路提供的“时钟主频信号”才能工作,如果这个主时钟电路中的晶体元件损坏,则该路时钟主频信号必然丢失。在这种情况下,即使CPU和“主板芯片组”全部是好的,且无论其档次有多高,性能如何优良,也只能是“摆设”而已,不能起到任何作用。此外,在笔记本电脑的主板上,很多重要的单元电路都有各自T作频率不同的“晶振”,如独立显卡、网卡声卡等。一旦其中任何一个晶振电路中的晶体损环,都会使对应的单元电路不能工作,笔记本电脑就缺少该电路所对应的功能。
        3.笔记本电脑主板上“晶振”的分类

       (1)主时钟晶振

       如图40、41所示,目前的笔记本电脑主板都采用14.31818MHz的频率作“主时钟”频率,也称为“基准时钟”,由主板专门的时钟发生器芯片内部的振荡电路与该芯片外接的14.3MHz 晶体共同产生14.3MHz的“主时钟”脉冲信号,经过芯片内部的“倍频”、“分频”处理后,输出多路频率高低不同的时钟脉冲信号,分别送至主板上包括CPU移动芯片组等各个电路系统,作为这些重要芯片正常工作所必需的时钟信号。因此,主时钟晶振电路(包括其输出时钟信号的输送网络)是主板上一个相当庞大的电路系统、而14.3MHz的晶体也就成了这个系统的标志性元件一只要找到14.3MHz晶体,时钟发生器芯片就在它的附近。

       图42所示就是笔记本电脑主板上常用的塑料封装型主时钟晶体;图43示出了主时钟晶体及时钟晶振电路相关的元器件,其中,黑色塑封外壳、标有*14.318”字样的片状元件就是主时钟晶体;右侧两个贴片电容器C395、C396分别是晶体两端所接人的“主振电容”;左侧的芯片U20就是时钟发生器芯片;在芯片与晶体元件之间的贴片电阻R188就是电路中担任“稳频”作用的2MΩ反馈电阻。

       (2)“实时”时钟晶振
       实时时钟也称为"RTC时钟”,用于LCD屏幕上显示计算机“当前”实际时间的晶振,故称为“实时”。目前的笔记本电脑主板均采用32.768kHz的频率作实时时钟的频率,由CMOS电路中的振荡器与外接的32.768kHz晶体共同组成实时时钟振荡,产生这一时钟脉冲信号。该时钟信号除了确定时间而外,还在CMOS电路和“开机触发电路”中担负着重要的作用。

        笔记本电脑主板的CMOS电路一般都是集成在南桥芯片中,为了合理安排主板印制线的布局,减少电路之间的相互干扰,32.768kHz的晶体都是安装在南桥芯片的附近。因此,该晶体元件就成了CMOS电路的标志性元件一只要看到了32.768kHz晶体的所在位置,其附近的大芯片就是南桥。

        图44示出了实时时钟晶体的外形,它是一个黑色塑封4引脚的扁平元件(其中有两个引脚起固定作用),外壳顶部标有型号“C32N4C",印制板上的标志为“Y6”,在其安装位置的背面就是南桥芯片。其左侧上下两个贴片电容器是晶振电路中的“主振电容";上方和紧靠左侧两个阻值标注为“106”的10MQΩ贴片电阻是电路中的负反馈“稳频电阻”。

        (3)声卡晶振

号,型号下方的“25.000”即晶体的工作频率25MHz。紧贴晶体上下两边的微型贴片式电容器就是晶振电路中的主振电容。
       除了上述的晶振电路及其附属的晶体而外,笔记本电脑还有其他一些晶振电路及其晶体,如系统管理主控芯片的10MHz晶振等,这里不再一一列举。此外,不同品牌不同型号的笔记本电脑在声卡、网卡等晶振电路中所采用的晶振频率不是统一的,当然所用晶体的工作频率也就不一-样。但是,无论笔记本电脑的品牌、型号如何,基准时钟(主时钟)14.318MHz和实时时钟32768Hz都是统一的。
        4.晶体的代换原则
       由于频率相同,型号不同的晶体分为“并联型”和“串联型”两种,这二者之间是不能相互代换的,否则将发生频率偏移,破坏时钟的精确度,导致整个主板都不能工作。所以,必须要将型号、 频率都“对号人座”才能进行代换。在维修时一般是用废主板上好的晶体来代换。