Zasada działania obwodu PSID - Dell Latitude E7270_E7470 LA-C451P

Witam !!!

Czy mogłbymi ktoś wytłumaczyć jak działa obwód detekcji zasilacza na przykładzie Dell Latitude E7270_E7470 LA-C451P ???

Oto zdjecie ze schematu Dell Latitude E7270_E7470 LA-C451P.



Pozdrawiam Piotr Ko

Jak w każdym Dellu, zasilanym przez ładowarkę z okrągłą wtyczką, identyfikacja mocy ładowarki opiera się na cyfrowej zawartości wbudowanej w nią pamięci EPROM. Pamięć ta wykorzystuje do komunikacji magistralę jednożyłową 1-Wire i jest odczytywana przez kontroler EC w momencie podłączenia ładowarki do płyty. Pamięć typu 1-Wire jest zasilana z pinu DATA (poziom sygnału 3,3V) i podłączana do płyty tylko dwoma pinami: DATA (sygnał NB_PSID) oraz GND (czyli masa).

Obwód, który widzimy na zdjęciu, ma dwa zadania. Pierwszym jest zabezpieczenie portu kontrolera EC (podłączonego do sygnału PS_ID) przed zwarciem tego sygnału do plusa zasilania (19V). W tym celu wykorzystano prosty układ przełącznika na tranzystorze PQ3 wraz z zabezpieczeniem OVP (Over Voltage Protection - zabezpieczenie nadnapięciowe), którego działanie wyjaśnię dalej. Drugim zadaniem jest przełączenie sygnału PS_ID pomiędzy gniazdem DC (PJPDC1) a stacją dokującą, zrealizowane na elektronicznym przekaźniku PU1, ponieważ ten model laptopa ma możliwość podłączenia dedykowanej stacji dokującej, rozszerzającej możliwości urządzenia (m.in. o dodatkowe porty: LAN, SATA, USB, VGA, AUDIO).

Zadaniem układu OVP jest zapobieżenie przedostaniu się napięcia wyższego od 3,3V do linii sygnałowej PS_ID i ochrona kontrolera EC przed uszkodzeniem. Obwód ten działa w bardzo prosty sposób - jeśli linia sygnałowa NB_PSID ma w stanie wysokim poprawne napięcie 3,3V, to dzielnik PR8/PR10 ustala napięcie na bazie tranzystora PQ4 na około 0,4V. To nie wystarcza, aby nasycić (włączyć) tranzystor PQ4, który jest tranzystorem bipolarnym MMBT3904W - z jego noty katalogowej wiemy bowiem, że minimalne napięcie baza-emiter, potrzebne do jego nasycenia, wynosi 0,65V. Tranzystor pozostaje więc wyłączony. Dzięki temu na bramce tranzystora PQ3 (DMOS FET FDV301N) występuje napięcie 5V, które bierze się z linii +5V_ALW przez rezystor PR9. Ponieważ źródło tego tranzystora jest podciągnięte rezystorem PR6 do zasilania +3.3V_ALW, to napięcie na bramce jest wyższe niż napięcie na źródle o 1,7V. Z noty katalogowej FDV301N wiemy, że minimalne napięcie G-S, potrzebne do jego otwarcia, wynosi zaledwie 1V - zatem PQ3 zostanie włączony i złącze dren-źródło zmniejszy swoją rezystancję do zaledwie 4-5Ω, dzięki czemu kontroler EC może "odpytać" pamięć EPROM w ładowarce o jej moc znamionową. Co się jednak stanie, gdy przez przypadek dojdzie do zwarcia pinu detekcji z plusem zasilania w kablu lub w gnieździe DC? Załóżmy, że na linii NB_PSID mamy 19V zamiast 3,3V. Dzielnik PR8/PR10 ustawi napięcie na bazie PQ4 na wartość 2,9V. Oczywiście złącze baza-emiter "zbije" to napięcie do wartości około 0,65V (mamy tu bowiem do czynienia z klasycznym złączem PN w kierunku przewodzenia, działającym jak zwykła dioda krzemowa), a PQ4 włączy się, zwierając kolektor do emitera (czyli fizycznie do masy). Do masy "ściągnięta" zostanie jednocześnie bramka tranzystora PQ3, przez co zostanie on wyłączony. Napięcie 19V na linii NB_PSID nie przedostanie się więc poza tranzystor PQ3 do linii PS_ID i dzięki temu kontroler EC pozostanie zabezpieczony przed zbyt wysokim napięciem na linii PS_ID.

Pozostaje jeszcze kwestia obecności elementu PU1, który jest elektronicznym przekaźnikiem. Jak pisałem wyżej, ten model laptopa może być zasilany albo przez gniazdo DC (PJPDC1), albo przez stację dokującą. W obu przypadkach używana jest ta sama linia sygnałowa PS_ID do detekcji ładowarki (czyli jeden port kontrolera EC), natomiast mamy tu dwa różne punkty, do których podłączamy ładowarkę. Przekaźnik PU1 służy po prostu do przełączenia pomiędzy tymi punktami. Działa to tak, że jeśli podłączona jest stacja dokująca, to kontroler EC "wie" o tym fakcie poprzez sygnał DOCK_DET#. Gdy sygnał ten jest w stanie niskim, kontroler EC ustawia linię GPIO_PSID_SELECT w stan wysoki, co podłącza wyjście przekaźnika PU1 (n. 4) do wejścia NO (n. 1), dzięki czemu odczyt pamięci EPROM ładowarki następuje poprzez stację dokującą. Gdy stacja dokująca jest odłączona od laptopa, sygnał DOCK_DET# jest w stanie wysokim, przez co kontroler EC ustawia linię GPIO_PSID_SELECT w stan niski i przekaźnik PU1 podłącza wyjście (n. 4) do wejścia NC (n. 3), dzięki czemu odczyt pamięci EPROM ładowarki następuje przez gniazdo DC (PJPDC1).

Pozostałe elementy, wchodzące w skład tego obwodu, mają następujące funkcje:

• diody ESD PD6 i PD7 służą dodatkowemu zabezpieczeniu linii NB_PSID oraz DOCK_PSID przed pojawieniem się napięcia wyższego niż 5V,
• dławik PL4 filtruje potencjalne zakłócenia, mogące zakłócić transmisję danych z pamięci EPROM do kontrolera EC,
• rezystor PR7 zabezpiecza port kontrolera EC przed pełnym zwarciem sygnału NB_PSID do masy (np. przez uszkodzenie kabla lub gniazda DC),
• rezystor PR11 (o ile jest obsadzony) odcina tranzystor PQ3 w przypadku, gdy sygnał PSID_DISABLE# jest w stanie niskim (jeśli kontroler EC wykryje jakiekolwiek anomalie z zasilaniem). PR11 wraz z rezystorem PR9 tworzą wtedy dzielnik 1/2, który ustawia napięcie na bramce PQ3 na wartość 2,5V i wyłącza ten tranzystor. Zwykle jednak PR11 nie jest montowany, dlatego widzimy przy nim symbol @.

Witam !!!

Bardzo dziękuję za wyczerpującą odpowiedź


Pozdrawaim Piotr Ko