В современных мобильных компьютерах процессор, северный мост, южный мост и некоторые другие схемы реализованы в одном кристалле (система на кристале), но при этом значительно усложняется система электропитания — она стала более интеллектуальной.
Причинами усложнения стали повышенные требования к длительности работы на питании от аккумуляторной батареи, значительное увеличение номиналов напряжений питания компонентов компьютера, повышенные требования по надежности и контролю за системой электропитания. Стали использоваться EC-контроллеры реализующие функции аппаратно-программного управления и контроля за системой электропитания и выполнения ряда других важных функций.
Например, контроллеры IT8586E/FX и IT8586E/FXA обычно используются в материнских платах ноутбуков и нетбуков в качестве встроенных контроллеров (EC-контроллеров). Эти интегральные схемы предназначены для управления различными подсистемами в портативных компьютерах, выступая в качестве концентратора для нескольких критически важных функций. Вот некоторые из основных схем и систем, в которых могут использоваться эти микросхемы:
Управление питанием:
Зарядка и разрядка аккумулятора: они управляют циклами зарядки и разрядки аккумулятора ноутбука.
Управление включением/выключением питания: управление последовательностью питания при включении или выключении ноутбука.
Управление режимом сна/пробуждения: управление состояниями питания, такими как функции сна, гибернации и пробуждения.
Управление клавиатурой:
Сканирование матрицы клавиатуры: контроль ввода с клавиатуры и отправка соответствующих сигналов на главный процессор.
Управление сенсорной панелью: иногда интегрированное управление операциями сенсорной панели.
Управление температурой:
Управление вентилятором: отслеживает температуру системы и соответствующим образом регулирует скорость вращения вентилятора охлаждения.
Мониторинг температуры: считывает данные с термодатчиков и помогает предотвратить перегрев.
Встроенное управление системой:
Выполнение встроенной прошивки: запускает встроенную прошивку, необходимую для инициализации и управления аппаратными функциями.
Обработка системных событий: управляет системными прерываниями, событиями и оповещениями.
Интерфейсы связи:
Контроллеры I2C, SPI и SMBus: обеспечивают связь между различными компонентами на материнской плате.
GPIO (универсальный ввод/вывод): предоставляет программируемые контакты для различных входных и выходных потребностей.
Взаимодействие с BIOS:
Интерфейс флэш-памяти: обеспечивает взаимодействие с системной BIOS или прошивкой UEFI для инициализации системы.
Индикатор и защита батареи:
Контролирует состояние и состояние батареи, предоставляя информацию, например, об уровнях заряда, и помогает защитить от перезарядки и глубокой разрядки.
Эти функции подчеркивают роль IT8586E/FX и IT8586E/FXA как комплексного встроенного контроллера в материнских платах ноутбуков, обеспечивающего критически важное управление и мониторинг нескольких компонентов системы.
На рис. 1 показан пример организации системы управления электропитанием с использованием EC-контроллера (южный мост PCH условно показан в виде отдельного компонента для наглядности его функций в системе).
Рис. 1. Пример реализации управления системой электропитания мобильного компьютера.
На рис. 1 рассмотрены два варианта работы системы электропитания: от зарядника (VIN) A1-A4 и от аккумуляторной батареи (BATT+) B1-B5. Сигналы управления EC-контроллера пронумерованы от 1 до 13.
Работа системы электропитания от зарядника (VIN) A1-A4.При появлении напряжения VIN с источника питания (PU301) появляется напряжение B+, которое поступает на источник питания (PU904) с выхода которого формируется дежурное напряжение +3VLP (первый этап вкл. дежурного питания) которое идет на EC-контроллер и на схему формирования сигнала начального сброса в EC-контроллере. После окончания процедуры сброса процессор EC-контроллера начинает выполнять программу которая формирует сигнал EC_ON который разрешает источнику питания (PU904) выдать напряжение +3VALW (второй этап вкл. дежурного питания).EC-контроллер определив готовность напряжений (+3VLP и +3VALW) выдает сигнал их готовности DPWROK_EC(1)в PCH, и формирует сигнал включения PCH_PWR_EN#(2) (это третий этап вкл. дежурного питания), который включает источник напряжения (Q25, +3V_PCH) с выхода которого формируется напряжение +3V_PCH(3), оно запитывает часть схем PCH (схемы которого устанавливаются в произвольное состояние и для приведения их в нормальное рабочее состояние их надо сбросить). Для этого EC-контроллер формирует сигнал сброса PCH_RSMRST#(4) на PCH, который (после сброса) выдает на EC-контроллер блокировочные сигналы (PM_SLP_S3#, PM_SLP_S4#, PM_SLP_S5#, PM_SLP_SUS#), которые запрещают EC-контроллеру выпонять процедуру включения основных (вторичных) напряжений питания. EC-контроллер переходит на ожидание сигнала от кнопки включения вторичных напряжений питания.
Работа системы электропитания от аккумулятора (BATT+) B1-B5.При появлении напряжения BATT+ с источника питания (PU301) появляется напряжение B+, которое поступает на источник питания (PU904) с выхода которого формируется дежурное напряжение +3VLP (первый этап вкл. дежурного питания) которое идет на EC-контроллер и на схему формирования сигнала начального сброса в EC-контроллере. После окончания процедуры сброса процессор EC-контроллера начинает выполнять программу которая ждет сигнал ON/OFF, при появлении которого программа формирует сигнал EC_ON, который разрешает источнику питания (PU904) выдать напряжение +3VALW (2 этап вкл. дежурного питания). EC-контроллер определив готовность напряжений (+3VLP и +3VALW) выдает сигнал их готовности DPWROK_EC(1)в PCH, и формирует сигнал включения PCH_PWR_EN#(2) (это третий этап вкл. дежурного питания), который включает источник напряжения (Q25, +3V_PCH) с выхода которого формируется напряжение +3V_PCH(3), оно запитывает часть схем PCH (схемы которого устанавливаются в произвольное состояние и для приведения их в нормальное рабочее состояние их надо сбросить). Для этого EC-контроллер формирует сигнал сброса PCH_RSMRST#(4)на PCH, который (после сброса) выдает на EC-контроллер блокировочные сигналы (PM_SLP_S3#, PM_SLP_S4#, PM_SLP_S5#, PM_SLP_SUS#), которые запрещают EC-контроллеру выпонять процедуру включения основных (вторичных) напряжений питания. EC-контроллер переходит на ожидание сигнала от кнопки включения вторичных напряжений питания.
При появления сигнала от кнопки включения вторичных напряжений питания (ON/OFF) EC-контроллер формирует сигнал PBTN_OUT#(5) который запускает процесс снятия блокировочных сигналов (PM_SLP_S3#, PM_SLP_S4#, PM_SLP_S5#, PM_SLP_SUS#) и начинается процесс включения основных (вторичных) напряжений:
SYS_ON(7) включает +1,35V (PU 501);
SUS_VCCP(8) включает 1,05VS (PU 701);
SUSP#,SUSP(9) включают +5VS(Q31), +3VS(Q32), +1,5VS(PU602), +0,675V(PU502);
VR_ON(10) включает +CPU_CORE(PU901) – сигнал готовности VR_REDY на EC-контроллер;
EC-контроллер определив готовность включенных напряжений выдает сигналы готовности в PCH (PCH_PWROK(12) и SYS_PWROK(13)). PCH формирует сигналы включения источников питания видеосистемы:
Определив готовность всех источников питания PCH выдает в процессор:
Версия сайта для слабовидящих