近日，朋友送来一台高斯贝尔数字接收机（图1是其外形图），看上去外观已很破旧，银白色ABS工程塑料外壳上面有很多划痕，仅从前面板看只能确定数字机的品牌，却不能确定具体型号，从后面板的标贴上依稀可见其型号为GSR-S80D。这款高斯贝尔GSR-S80D数字机从保修封条标注日期可确定生产日期为2006年12月。关于高斯贝尔GSR-S80D数字机，早在2005年第10期《卫星电视与宽带多媒体》杂志中小烧老师就对其进行了介绍（以下简称原GSR-S80D机），从外观看，前面板左侧为交流电源开关、红外线遥控接收窗口和频道显示窗口，中间为一字排开的六个轻触按键，分别为“MENU”、“OK”、“CH+”、“CH-”、“Vol-”、“Vol+”，前面板右侧为一卡槽，这些与原GSR-S80D机是相同的，所不同的是原GSR-S80D机前面板左上角有英文“GOSPELL”商标，前面板右上角标有产品型号“GSR-S80D”，而现在这款接收机前面板左上角商标为“高斯贝尔”，产品型号只在后面板以标贴的形式标注。既然外观与原GSR-S80D机有差别，那么内部构造是否和原GSR-S80D机也不相同呢？带着这个疑问决定打开机盖，一探究竟。
打开机盖，观察其内部构造，如图2是数字机的内部结构图。从图中可见，布局与现在的大部分数字机相同，由主板、电源板和显示控制板构成，显示控制板安装于前面板背后。因主板和电源板体积都不是很大，机壳内还有很大的空闲位置。感觉变化最大的就是主板部分，图3为主板图。原GSR-S80D数字机主处理芯片为Hi2010C，FLASH是29LV400B，SDRAM为M56V16160，调谐、解码和解调芯片为MB86A15。而现在这款高斯贝尔GSR-S80D数字机除了D/A解码芯片和音频功放集成块相同外，其他各芯片完全不同，如果不看其品牌和型号，完全可以认为这是一款全新的其他品牌的数字机。该机主处理芯片为Gos999，解调芯片是Gos678，SDRAM为W9816G6CH-6，FLASH是KH29LV400C，特别的是主处理芯片Gos999和解调芯片Gos678，这样的芯片型号在其他品牌数字机中从未曾见过，也未查阅到相关资料，因芯片名称都冠以“Gos”，和该机英文名称“GOSPELL”前三个字母相同，猜想主处理芯片和解调芯片可能是厂家自行开发的，但未经证实。
该机采用板载式调谐器，在主板上，调谐电路部分位置已预留了屏蔽盒的安装孔，只是未安装，该部分电路边缘的阻燃材料已去掉，露出了铜箔的本色，以示与其他部分电路区别。在这部分电路中，ZL10039调谐芯片与Gos678解调芯片结合在一起构成了包括调谐、扫描、解码和解调的TUNER单元。解调出的音频、视频信号处理较为简单，一路经处理后直接输出，一路经处理后的音频、视频信号输送到射频盒，合成射频信号输出。此前，曾有报道数字机射频盒存在信号干扰现象，不少厂家在数字机的设计、制造中取消了射频盒，致使市面上有射频输出功能的数字机很少，有的用户在数字机使用中将射频盒刻意拆除，这对于一些使用有AV输入功能电视机的用户来讲，并不会影响其正常使用，但如果使用没有AV输入功能的老式电视机，就很不便了。试用这款高斯贝尔GSR-S80D数字机，使用射频盒输出信号与电视机驳接，并未发现干扰信号存在，且该机还能通过设置输出不同制式的信号，非常适合没有AV输入和制式转换功能的老电视。
图4是该机的电源板图。开始的时候，还以为是以C5027高反压三级管为主要元件构成的自激式通用型开关电源，但经仔细观察，发现开关变压器体积很小，开关管型号为WSL03751，和由C5027组成的通用型开关电源电路相比电路更简捷，元件更少，最后确认电源为RCC（Ringingchokeconvertor）即振荡抑制型变换电路。这种电源电路具有电路结构简单、不需要设计辅助电源、成本低廉等特点，常应用于手机充电器等小功率电器，但应用于数字卫星接收机并不多见。开关电源输出23V、12V、5V、3.3V四组电源，其中12V组电源在空载时测得电压正常，与主板连接后，12V电压降为6V，但未发现有影响接收异常情况发生。
通过对这款高斯贝尔GSR-S80D数字机一段时间的使用，感觉该机没有过人之处，也没有令人讨厌的地方，使用起来较为顺手。这款高斯贝尔GSR-S80D数字机和其他品牌数字机一样，并不是十全十美的，本身也有其优点和不足，如：盲扫速度慢，但能全部扫出接收的频道；开机瞬间声音嘶哑；全部芯片均无发热感，整机唯一发热元件为LNB供电电路中的LM317；处于待机状态时，只关闭音频、视频信号，LNB供电电路仍向LNB供电，耗电有所增加等，但存在的缺陷并不算什么大毛病，从总的情况看，尤其考虑到性价比，这款高斯贝尔GSR-S80D数字机还是不错的。
关键词：集成电路芯片；数据手册；硬件设计；软件设计；微控制器
中图分类号：TP39；TN60文献标识码：A文章编号：2095-1302（2017）06-00-02
0引言
目前电子产品的智能化、微型化乃是大势所趋，而设计的重点主要为硬件电路设计与软件程序设计。硬件电路设计必须熟悉集成电路芯片的功能及相应的应用电路，为此我们经常需要阅读集成电路芯片的数据手册（Datasheet）。
在项目设计阶段的芯片选型、硬件电路设计、软件程序设计，直至后期的产品系统调试等，都离不开集成电路芯片数据手册的技术支持。从阅读集成电路芯片数据手册的角度来看，数据手册大致可分为两大类，一类是不带有CPU的集成电路芯片，如常用的74HC系列数字电路、功率MOSFET电子器件等；另一类是带CPU的集成电路芯片-微控制器等，如STM8S系列、ARMCortex-M4。
如何在最短的时间内根据项目设计的功能要求，选择并熟悉集成路芯片功能参数、设计硬件原理图及印制电路板图，直至最终完成系统调试工作，本文从电子工程师应用的角度，就集成电路芯片数据手册的快速阅读内容、方法、建议作归纳总结，供设计者参考。
1集成电路芯片数据手册简介
集成电路芯片数据手册是集成电路芯片制造商提供的芯片使用手册，比较详细地描述产品的特性（Features）、电气特性（ElectricalCharacteristics）、引脚功能（PinoutandPinDescription）、典型应用电路（TypicalApplicationCircuit）、封装尺寸（PackageDimensions）或封装信息（PackageInformation）、PCB库元件封装参考图（SolderingFootprintorRecommendedPackageFootprint）、备用功能映射（AlternateFunctionRemapping）、通用硬件寄存器映射（GeneralHardwareRegisterMap）、时序图（TimingDiagram）、详细型号说明及订货信息（OrderingInformation）等，是工程师在电子产品设计、维修等工作过程中查阅最多的文档资料。
2集成电路芯片数据手册的阅读内容
2.1阅读集成电路芯片数据手册的简介部分
阅读集成电路芯片数据手册（Datasheet）简介部分的目在于知道这是什么元件，有什么功能，可应用在什么场合。主要包括产品提供商、元器件型号、封装类型、基本特性或应用场合等内容。概述（GeneralDescription），相对而言比较笼统的介绍了芯片的功能；特性（Features）标注的是基本电气的性能；应用（Applications）大致了解芯片的用途，可应用在哪些方面等。有些手册会给出等效原理图（SchematicDiagram），但只是电路效果相同，并非芯片内部的实际电路，即使按该电路搭建，也无法替代该芯片的使用。
2.2熟悉元器件的功能框图、引脚功能描述及注意事项
首先要特别注意元器件的工作电源及引脚编号，若单片机集成电路AT89S52是5V工作电源，只有一个接地引脚，而目前很多基于ARMCortex-M0、ARMContex-M4等微控制器的工作电源为3.3V，且有多个工作电源VDD引脚与多个接地引脚GND。其次接线图（ConnectionDiagram）或引脚描述（PinoutandPinDescription）会告诉读者引脚的编号、功能，注意选用的芯片封装，不同的封装往往编号相同但引脚功能不同。最后功能块图（BlockDiagram）会描述芯片内部的主要功能模块，方便使用者进一步熟悉芯片内部的资源；注意事项是指芯片工作所能长期承受的电气参数及工作环境，超出这一条件芯片便会损坏或无法正常工作。正确理解引脚功能描述是使用芯片、正确设计接口电路并选取正确电路参数的前提。
2.3电路的设计
阅读芯片数据手册的最终目的是使用电子元器件进行电路设计。正确设计电路是应用该电子元器件的前提。所谓电路设计就是在电子元器件的外面添加一些电阻以限流，添加电容进行滤波，添加三极管进行电流放大，添加光电藕合器进行隔离以提高抗干扰或实现电平转换等，以便电子元器件能够按照工艺控制要求正常、稳定、长期工作。不仅要查阅数据手册提供的典型应用电路（TypicalApplicationCircuit）作为参考，还要特别注意制造商提供的应用笔记（ApplicationNote），应用笔记是生产制造商对DataSheet的延伸和补充，是制造商对芯片使用经验的总结，提供的参考电路具有非常好的实用效果，若有应用笔记一般会在DataSheet中加以说明。
2.4器件的封装
在进行原理图设计时，必须确定芯片的封装，因为不同的封装其引脚的编号很可能不同，且制作电路板时必须有详细的尺寸才能建PCB元件库。封装尺寸（PackageDimensions）或封装信息（PackageInformation）会详细说明芯片的机械尺寸，主要包括芯片大小、引脚间距、引脚宽度及PCB库元件封装参考图（SolderingFootprintorRecommendedPackageFootprint）。
2.5横向阅读
通过横向阅读可以阅读不同公司相同产品的数据手册，因为有的制造商提供的数据手册比较详细，而有的则比较简单，且仅部分制造商会提供应用笔记参考。同时还可以从互联网上百度芯片的应用案例，并进入知网查阅芯片的相关应用论文，以进一步加深对芯片应用的理解，正确、快速设计出芯片的应用电路。
2.6元器件的采购
认真阅读订货须知（OrderingInformation），主要内容为型号的详细含义，注意芯片引脚数、芯片封装、引脚间距、工作温度范围、包装形式等标识，需提供详细的型号才能采购，同时注意包装信息，方便现自动贴装。
2.7微控制器的阅读
对于微控制器的阅读，必须注意内部资源及相关寄存器，具体内容为程序空间及存贮类型、数据空间RAM、掉电保护E2PROM或D_Flash空间、系统振荡电路及时钟、定时器/计数器、A/D转换及D/A转换、SPI接口、I2C总线、CAN总线、异步通信口UART等。值得注意的是，通用输入输出（GPIO）引脚往往是复合多功能引脚，其功能的确定由相关寄存器设置，因此硬件设计必须与软件设计相结合。此外，从编程的角度出发，还要熟悉编译系统及程序下载适配器等。
3快速阅读集成电路芯片数据手册方法建议
3.1阅读集成电路芯片数据手册方法
快速阅读集成电路芯片的数据手册，建议采用如下步骤：
（1）到芯片制造商官方网站下载数据手册及芯片应用笔记资料，亦可通过供货商提供；
（2）正确理解参数的含义，熟悉芯片的相关参数，确认该芯片能否满足功能需求；
（3）硬件设计时要研究与引脚、功能控制等相关的芯片内部资源；
（4）软件编程要熟悉相关寄存器；
（5）无需阅读全文，只需阅读所要使用的功能部分即可，且需注意所选型号与所提供资源的关系；
（6）注意关连性，如用到定时器时要熟悉系统时钟，因为定时器的时钟源来自系统时钟分频；
（7）软件编程时应注意分析并读懂时序图，不必阅读大量的文字说明；
（8）到百度或智库查阅相关应用性案例作为参考，以节省研究时间，尽快正确使用。
（9）注意结合芯片采购，选中的型号或封装需能在市场采购到且要考虑供货时间、价格成本等，尤其对于用量不大的产品设计，更应注意供货市场的稳定性。
（10）考虑芯片的生命周期，同时尽可能选用小封装贴片元件，注意其后续的供货生命周期及需求量，有些元件虽然新，但用户少，有些元件虽然老但用户多，典型的如AT89C52芯片。
（11）注意数据手册中的“note”，重要通知（ImportantNotice）以及法律责任申明等信息，这也是较好利用芯片的关键所在。
3.2阅读集成电路芯片数据手册建议
阅读芯片数据手册的目的是为了正确应用芯片。因此对工程师做出如下建议：
（1）平时可以通过选择两篇典型的数据手册，如美国安森美（ONSemiconductor）的NTD5865NL功率MOSFET管和意法半导体ST的STM8S103微控制器，阅读研究并积累；
（2）注意提高英文阅读能力，因为大多数集成电路芯片产自国外；
（3）尽可能找制造厂家的英文版数据手册阅读，翻译的中文数据手册中往往存在错误。
4结语
阅读英文版集成电路芯片数据手册，在阅读过程中要将重点内容与所需功能相结合，芯片选型和市场供货相结合，硬件设计和软件设计相结合，在阅读过程中注意查阅并理解参数的正确含义，具备快速阅读芯片数据手册的能力，是所有电子工程师必须具备的基本能力，本文仅作一些探讨。
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1电动机控制电路控制
芯片STM32F103RB是一款基于ARMCortex－M3内核的32位单片机，价格便宜、使用简单、开发方便．其片内资源丰富，含有128kB内部存储器（flash）、串行总线IIC（inter－integratedcir－cuit）、定时器TIMER、串口USART、实时时钟RTC、直接存储器DMA以及12位数字模拟转换器ADC等模块．定时器TIMx的输出比较功能可产生PWM信号，输入捕获功能可采集测量传感器位置信号．12位的ADC模块可以直接用来采样测量外部电压值（＜5V）．IIC模块可以对日历／时钟芯片进行信息写入和读取．STM32芯片的这些模块和功能都较大方便了系统的软硬件设计．控制芯片电路图．控制芯片STM32实时测量6路霍尔位置信号，按照预先设定的程序，输出相应的6路PWM（pulsewidthmodulation）波和6路控制信号给功率开关管驱动电路芯片IR2103，通过控制功率开关管的导通顺序，实现电机的正反向转动和制动．芯片的PC1，PC2，PC3，PB5，PB6，PB7等6个端口分别采集上、下电机的位置传感器信号．通过激活设置这些端口相应的定时器计数模块，来计算电机转速和电机转动长度．PB13，PB14，PB15，PA8，PA9，PA10等6个端口输出PWM波．调整PWM寄存器的计数频率，就可改变PWM的占空比．PA1，PA2，PA3，PC7，PB0，PB1等6个端口输出驱动管开关电路控制信号，控制MOS开关管通断．NRST，JTRST，JTDO，JTCK，JTMS，JTDI等6个端口为JTAG接口，用来下载调试程序．PB10，PB11复用USART3＿TX和USART3＿RX串口，PC11和PC12复用IIC＿SDA和IIC＿SCL端口，分别与外接控制器和PCF8563时钟芯片进行指令、数据传递和读取．PC0，PC4，PC5，PA4启用ADC模块，检测电路电压和电流．两个晶振Y1和Y2分别为8MHz和3768kHz，提供外接晶振时钟源．
2功率开关管
驱动电路功率开关管驱动电路由上、下2组3个驱动控制芯片IR2103和6个功率开关管P75NF75组成．1个IR2103连接2个功率开关管，通过驱动开关管开闭，控制电机相电流通断及流向，使电机内定子电流不断变向，从而生成变化磁场，推动永磁转子运转．IR2103依单片机发出信号控制上下MOS管通断，通过调整和控制MOS管开关频率，调节电机输入电流，实现对电机速度调节．IR2103驱动芯片设有对输入信号的死区时间保护，有效保证同一驱动电路中两个MOS管不同时导通而发生短路．图3为电动机的一相驱动电路，其余两相电路相同．当输入信号PWM和COM为高电平时，Ho输出高电平，上MOS管导通，＋24V直流电压经AU给电机供电；当PWM和COM为低电平时，Lo输出高电平，下MOS管导通，相电流从电机经AU接电源地．
3霍尔信号采集
电路霍尔信号采集电路用来测量电机的霍尔信号．其采用一个上拉电路、RC滤波电路和二极管钳位，保证测量信号在0～5V．端口TIMx定时器模块启用，在每次任一路霍尔信号输入发生变化后开始计数．利用霍尔信号的周期性，可计算电机速度，通过计算T时间内时钟脉冲λ个数k，得到f＝1／T＝1／kλ．根据电机转动一周的霍尔信号的周期数，就可计算出电机转速．
4检测电路对三相星型六状态
永磁无刷直流电机，只要在任一相电流和电源之间串接一个阻值为0．01Ω的电阻RT1作为检测电阻，经采样电路转变为电压信号DCT，就可测出电流值．当测量值大于预设值时，控制芯片发出信号封锁MOSFET管，电机停转．电压检测电路采用LM358双极性放大器，通过比较3．3V电源电压、3．3V备用电池电压和地之间的电位，可检测电源电压的状态．对＋24V电源的检测，采用电阻分压方法，并联100nF电容滤除杂波．
二系统软件设计
软件编程在Keil的RVMDK4．70上用C语言完成．电机控制板程序由串口中断及参数设置程序、时间扫描及电机工作程序两部分组成．串口中断程序用来接收串口信号，进行握手判断，进入参数设置子程序；否则，进入时间扫描程序．时间扫描程序用来定期读取日历芯片的时间参数，判断是否运行或结束电机工作程序．电机工作程序用来控制电动机工作．首先，电机顺时针转动，同时测量转动长度，当到达一个广告画面的长度时停止转动，静止时间即为设定的广告画面的展示时间；电机继续顺时针转动翻页、静止展示，直至最后一张画面展示完毕．电动机开始逆时针转动重复以上过程，转动翻页—停止展示—转动翻页，循环转动直到系统判断结束时间停止转动．图4为电机控制板程序的流程图．
三结论
关键词：电源管理芯片；功率因数校正；开关电源（SMPS）
电源管理芯片是为了节约电路系统整体能耗而利用管理芯片将电源输出合理分配给电路中不同组件，用管理芯片来控制减少闲置时组件的功耗，从而达到低功耗的目的。
电源管理芯片的原理是通过编程来控制设置在电源内的芯片，使电源管理系统通过软件指令控制各级电压激活与否，即通过各项不同软件指令来实现循环执行和条件执行控制各级电压激活，在电源系统内部完成电能的变换、分配、检测、管理。通过CPU供电幅值，控制各级电路功率输出。
电源管理芯片的目标是提高效率，降低功耗以此达到绿色环保的要求，而随着其应用范围的越来越广泛，其功能越来越多，增效节能的要求也更加突出，节能增效的要求不再仅仅是开关电源等核心部位的要求，功率因数校正（PFC）、USB充电和系统级节能增效的问题，也日益受到关注。
在越来越多的领域对电源管理芯片提出新的要求，如通信、数字家庭设备、移动终端等等，随着对数据处理能力的不断提高，能耗的要求也越来越增加。因此如何尽可能的满足能耗的需求同时提高效率，节约电能成为重中之重。
电脑的电源系统管理主要可以关注PFC的功耗和开关电源的功耗，如何提升每一级电路的能效是相当重要的。在开关电源（SMPS）部分，我们可以通过软件编程完成开关损耗的下降或者整流器压降来减少次级损耗。这两种都是行之有效的方法。
如今我们可以通过采用工艺更为先进、性能参数更加高的PFC电感、diode、场效应管来提高PFC的效率。但随着要求的迅速提高仅仅通过选择性能参数优异的原件满足不了新的要求，因此只有新技术的应用才将会满足新的要求例如无桥PFC，它可以大大减少桥的损耗。
为了达到更高的效率我们还可以采用交错式PFC，以及通过工艺技术的提高、软开关技术等来完成开关损耗的下降或者新型拓扑的应用等等。
在移动终端日益发展的今天，智能手机，平板电脑、智能手表眼镜等可穿戴电子产品功能多元化、完善化，其电源的尺寸、效率、能耗、充电时间、性能的安全稳定性的问题日益凸显，电源管理芯片技术的研究应用也越来越重要。
在移动终端方面，更多采用USB接口进行充电，如何通过USB接口快速充电，提高效率是一个挑战。一般移动设备通过USB连接电脑时，Imax为500mA，而充电芯片功率为有限值，如何利用有限功率高效完成充电是非常重要的，我们利用开关模式的充电芯片可以很好替代传统的线性充电方式，大大提高效率节约时间能耗，移动终端市场的蓬勃发展，提供机遇的同时也给出了许多难题。我们可利用具有高速动态响应的降压控制器，高速运行，可允许使用更小的系统电容，同时集成了更多开关管以及充电电流侦测电阻，使得应用更简便。通过外部的侦测电阻和电池端NTC电阻来检测动态电流，对电池容量进行合理估算，同时利用高效算法，及OCV侦测功能来初始化和校准修正电池剩余容量，增强电池侦测的准确性，以更提高用户体验。
移动终端和可佩戴电子设备有两个关键问题除了上面我们谈到的高效率，我们还很关注产品的体积。我们希望产品越小越好越轻越好，因此便携成为很重要的衡量指标。但高的效率调节需要更多元件支撑，也必然推高成本增大体积，所以如很取舍，设计人员需要权衡主次，确定移动终端中最需要功率支持的部件，因此找到核心部件，是重中之重。例如，手机中的基带处理器从不会关闭，但是在待机操作中却要占用90%以上的时间.因此，要最大化延长手机的运行时间，选择一个具有极低漏电流（数十μA）的功率芯片就显得非常重要了。能耗的减低是最终目标，确保最长的运行时间，最低的消耗是电源管理不懈的追求。
除了以上处理方式之外，优化PCB空间也是解决体积问题的出路之一，因为低功率并不表示小体积，我们必须最大化的利用面积，我们可以通过最优化电容电感这些无源器件解决我们的问题。
电源管理芯片的有相当广阔的发展前景，新技术的发展应用也将多元化，其性能也将日益完善。
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应用是物联网发展的关键驱动力，众多专项中，最具现实意义的也正是“应用推广专项行动”。计划方案提出，到2015年，我国将在工业、农业、节能环保、商贸流通、交通能源、公共安全、社会事业、城市管理、安全生产等领域开展物联网应用示范，部分领域实现规模化推广。然而，芯片依然是制约物联网发展的关键，中国物联网不能长着一颗“外国芯”，物联网无芯不立，我国物联网芯片国产化“困局”如何破解，更应该首先成为一项“国家行动”。
无芯不立
在犹如海洋一样宽广的物联网中，移动芯片可谓是核心战略资本，也是整个网络信息传送的枢纽。一个完整的物联网=传感网络+通信网络+信息处理，包括了信息产生、传输与处理的整个信息产业链条，而移动芯片作为执行这些信息的神经末梢，在移动物联网时代扮演着重要的幕后推手。针对技术门槛高的现状，很多企业也迂回的采用了移动芯片解密技术，来加快本土大数据物联网产业的逆势增长。
目前，我国物联网芯片产业主要包括：RFID芯片、移动支付芯片、M2M芯片和无线传感器芯片等。这些移动芯片都具有高度的全球竞争性，并从来不缺少世界级的竞争对手，如国外的高通、三星、联发科、英伟达、英特尔、博通、苹果、美满等，均在移动芯片领域具有极强的技术创新和产品定义能力，而国内企业尚无法自主研发高端移动芯片来实现国产化替代。
而实际应用中的物联网芯片到底是怎样的呢？物联网通讯芯片，一般生命周期只有两年左右，最多是三年，因为通讯技术发展很快，芯片要不断地改进。另一个角度是物联网的终端和业务，比如说汽车上的物联网的终端，电表上的终端可能要用5到10年甚至更长。用这样的适用于手机的芯片做物联网终端的时候，会造成物联网终端的升级会非常的快和频繁使得成本很高。这是第一个问题，不适合于物联网业务的开发。
而通讯芯片软硬件平台很多，造成必须使用各种各样芯片的软硬件的要求，这也是造成成本高的重要原因。此外，芯片内部更复杂，由于要把天线、PA、SIM卡配进去，集成度低，造成了整个的开发会比较的复杂及高成本。现在的物联网终端需要外置的SIM卡，SIM卡由于不和芯片在一起，而做物联网终端的时候，SIM卡插入工作环境恶劣，造成了SIM卡的变形、烧毁等等一系列的问题。很多的物联网的终端都有低功耗的要求，比如在供电不方便的地方，若通讯芯片是给手机用的，手机坚持一昼夜充电就可以使用，但是在车里的防盗终端希望半年都不用充电，现在是无法解决的，这是通讯芯片本身给行业造成的困惑。
十几年来，我国一直在攻关，但物联网芯片也一直都是“技术门槛非常高、投入非常大”的代名词。如果单纯地依赖自主设计或进口代工，国产移动品牌要想实现快速超越，根本无从谈起。从安防领域的视频监控，到电力行业的远程抄表、输变电监测，再到环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等领域，各种基于物联网技术的应用已经逐步铺展开来。物联网是一个比互联网规模更大的万亿级产业，但是遍布国内的高端传感设备却几乎长了一颗“外国芯”，我国物联网产业的发展被小小的芯片绊住了脚。
目前，芯片研发已经成为我国物联网产业的短板，势必影响物联网《行动计划》的实施。据不完全统计，现在的物联网领域应用所用的芯片接近80%都源自国外提供，加上我国对于物联网芯片还没有相关清楚的界定和标准，这也让我国芯片企业在设计与研发上捉肘见襟。物联网芯片国产化如何解困，成为一个必须解决的难题。
难解之困
专家表示，我国物联网芯片研发理应是物联网行业的核心竞争力，但是物联网芯片的研发企业由于缺乏相关技术人才，创新服务能力不足，再加上芯片设计周期长、风险高等因素，导致国内企业更愿意从国外拿现成的芯片产品来使用，而不愿意投入资源进行研发与设计，这就导致了国内企业在芯片领域一直处于劣势。
此外，市场发展的不确定性、技术发展风险和运营风险困扰着我国物联网企业，目前我国感知设备企业普遍规模较小，而涉及高端芯片研发的企业更是凤毛麟角，这也给整个行业的健康发展设置了阻碍。
芯片研发需要投入大量的人力、物力、财力，这就大大增加了芯片研发企业的风险。但是，在物联网技术发达的欧美国家，这些风险通过科技租赁的形式转嫁出去，大多数研发企业会主动采用租赁研发设备的方式，将芯片研发的初期成本降到最低。记者了解到，目前主流的芯片研发所需科研设备成本从几十万到几千万元不等，高昂的前期投入对于中小型研发企业来说简直是天文数字。目前国内缺少物联网龙头企业是关键，国内上市公司与物联网有关约30家，但仅是业务关联，关联业务收入最高仅1.7亿元，只占营业额的一小部分。
根据高工传感产业研究所市场调查，目前全球已经有80%的知名传感器厂商已经进入中国市场。中国传感器市场需求规模增长主要动力来自于工业电子设备、汽车电子、通讯电子、消费电子和专用电子设备。工业电子设备和汽车电子是中国电子信息产业中增长最快的行业，也是传感器应用最多的领域，二者对传感器的应用约占整个传感器市场的三分之一。
关键词：CPU；主板；供电电路；电源控制芯片
中图分类号：TP307文献标识码：A文章编号：1007-9599（2010）14-0000-02
ComputerCPUPowerSupplyCircuitBoardAnalysisandRepair
ZouShixi
（LiaoningMechanic&ElectricCollege,DanDong118000,China）
Abstrct:ThispaperdiscussesthecomputerCPUpowersupplycircuitboardcomposition,worktheory,repairprocess,duetoproblemscausedbythecircuitandthecausesofcommonfaultsanalyzes,putsforwardwaystodealwiththemaintenance.
Keyword:CPU;Motherboard;Powersupplycircuit;PowerControlChip
一、引言
CPU供电电路为CPU提供电能，保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行，满足正常工作的需要，是计算机主板中唯一工作在大电流状态的供电电路单元，由于供电电路元器件发热量较大，市网的强电磁脉冲及周围环境条件因素也能影响到本供电电路，所以它是计算机主板中故障率最高的部位。另外一方面，该供电电路是采用脉冲宽度调制的开关直流稳压电源，不同计算机主板其供电电路结构基本相同，故障也有一定的规律可寻，只要了解它的电路工作原理，就能掌握该电路的维修技术，有一定的实际意义，减少大量的维修时间。
二、CPU供电电路的组成与工作原理
CPU供电电路通常采用PWM（PulsewidthModulation，脉冲带宽调制）开关电源，该部分电路主要是由场效应管（MOSFET）、PWM控制芯片、扼流线圈、储能线圈、滤波电容和电阻等元器件组成。它将12V或5V主电压转化成高精度的CPUVcore供电电压。附图是某品牌G31芯片组计算机主板上CPU供电电路的组成部分，本供电电路采用INTESIL公司生产的ISL6556和HIP6601B芯片组以及场效应管（MOSFET）等电路所组成。来完成对四相供电开关管的驱动。ISL6556是高精度多相PWM控制器，它可以支持新一代VRlO处理器的供电需求，ISL6556是主控制芯片，HIP6601B则是MOSFET开关晶体管的驱动芯片。当按下主板上的开机按键后，ATX电源就会输出+5V的供电电压，这个电压加到PWM控制芯片DU10（ISL6556BCR）的VCC脚，为PWM控制芯片提供工作电压。
ATX电源输出的“电源正常”信号经过相关电路处理后，送到PWM控制芯片DUlO（ISI6556BCR）的PGOOD脚，使PWM控制芯片复位。PWM控制芯片复位后，内部振荡器开始振荡，从PWM1、PWM2、PWM3、PWM4脚输出四路PWM波形信号，
PWM控制芯片DU1O（ISL6556BCR）的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4脚输出的四路PWM波形信号，分别经过两个相位控制集成电路HIP6601B后，分别输出8个反相（4相）的控制信号，控制16个场效应管的导通与截止（每相采用4个场效应管两两并联）。
L2-L5是储能电感，这些电感的一端分别与每一相电源的控制场效应管相连，另外一端并联，将这四相输出电压并联后，再经过多个电解电容滤波，得到平滑稳定的电压供应给CPU。Ll是滤波电感，将CPU辅助供电插座输入的+5V电压滤波后，送到电源控制电路。
输出的四路电压经过四个2.7kΩ的电阻，分别耦合到PWM控制芯片DUlO（ISL6556BCR）的ISEN1、ISEN2、ISEN3、ISEN4脚，作为电流检测信号，经过DUl0（ISL6556BCR）的内部电路处理后，改变输出PWM脉冲的占空比，使得各相输出电压的负载基本相等，实现过流保护。
PWM控制芯片DUlO（ISL6556BCR）的ENLL脚是“基准电源正常”信号的检测电路。当基准电源（基准电源一般由三端稳压器稳压得到）正常时，ENLL脚为低电平，内部电路开始工作，为CPU供电。若基准电源不正常，则ENLL脚为高电平，内部的振荡器停止丁作，切断对CPU的电压供应。
DUlO（ISL6556BCR）的EN脚是使能控制端，该端控制信号由I/O芯片输出，正常工作时，该脚电压高于1.24V。
目前计算机主板比较常用的CPU供电电路主控制芯片还有美国ANNALOG公司的ADP3168+ADP3418芯片组、RichTeck公司的RT9248A+RT9603芯片组、INTESIL公司的ISL6566单芯片控制电路等，它们的工作原理相同，供电电路也基本大同小异。只要掌握了它们的工作特点，有基本的维修工具，如恒温焊台、热风枪，就能够顺利进行故障的排除工作。
三、计算机主板CPU供电电路常见的故障分析
（一）供电电路无输出电压导致CPU不工作
CPU供电电路无输出电压而导致CPU不工作（不开机自检）是电脑主板最常见的故障之一。这种故障常常是由下列原因所致：
1.电源管理芯片。
电源管理芯片损坏后，也将导致CPU主供电没有电压输出，在加电情况下，将无法控制场效应管的工作，无法为CPU供电，首先测量电源管理芯片工作条件是否满足，来判断芯片是否损坏，导致主板CPU不工作并不一定是由其CPU供电电路引起的，如主板上的石英晶体振荡器损坏、时钟电路工作不正常，CPU自然也就无法工作了。
2.场效应管由于工作过程中过载、过热等引起击穿的现象。
场效应管损坏，将导致CPU主供电没有电压输出，一般“低端管”损坏。因为在高端管截止的瞬间储能电感会产生较高的反峰压，容易造成低端管的损坏。所以在维修时应首先检查此场效应管是否正常，当控制芯片ISL6556检测到输出场效应管状态异常时会停止对HIP6601B驱动芯片的输出信号，确保CPU不被损坏。
（二）电脑使用过程中经常出现重启现象
这种故障现象有多种原因。首先排除计算机软件故障、硬盘、内存等引起本故障的因素后，就可以打开机箱检查与CPU插座附近一排电解电容是否有“爆浆”现象。导致CPU供电电压不正常、不稳定均，从而造成本故障现象。如果CPU供电电路元件长期发热或周围的温度过高，容易造成电容的电解液干枯、漏电以至损坏。
CPU是整个计算机系统的主板核心部分，是计算机三大主要部件之一。CPU正常工作必须要有稳定、干净的直流电源才行。如果CPU供电电路的滤波电容损坏，就会影响到输出电压的平稳性，很容易造成死机等现象
（三）滤波电容导致主板工作不稳定
这种故障往往会导致无法正常提供CPU供电或主板工作不稳定，这种主板故障的电脑往往不能正常启动到视窗工作界面，有时甚至一开机就死机或重启。
四、结束语
CPU供电电路是主板上极其重要而且容易出现故障的一部分电路。掌握了它的工作原理和故障特点，就能够比较容易的维修好这部分电路，提高主板维修的效率。