ШИМ SG6105 и его аналоги

Многофункциональная микросхема SG6105

Микросхема SG6105  (SG6105ADZ, SG6105D, SG6105DZ) позиционируется производителями как Power Supply Supervisor + Regulator + PWM [1], но для упрощения восприятия оставим  только три последних символа - PWM (ШИМ), и будем обозначать эту микросхему как ШИМ SG6105.
Аналогами данной многофункциональной микросхемы являются  ATE6105, FSP3529Z,HS8108[2], IW1688, SC6105[3], [8].
Кроме того попала в руки документация на Mt6105 [4] и SD6109 [5]. Так что возможно это не полный перечень совместимых микросхем.
В даташите на микросхему ШИМ SG6105 очень подробно расписаны назначения выводов,  величины входных и выходных  сигналов, приведены временные диаграмы работы, блок-схема и пр. и пр. Однако, как показала практика, есть и особенности у этой микросхемы, или совсем не указанные в документации или указанные не явно, или просто кто-то не знает где (страница, строка) об этом написано.
Ранее мной уже выкладывался материал [12] по этой ШИМ, но есть желание кое что дополнить и исправить.

Встроенные аналоги TL431 (two 431)

Как показал опыт ремонта (и не только мой) [13], [14] так называемые "two 431", "Two shunt regulator for 3.3V and 5V-Standby",  в народе называемые аналогами TL431,  на самом деле не являются таковыми. Давайте сравним некоторые параметры дискретного 431 и его "аналога" из состава  ШИМ SG6105.

Таблица 1.

Дивайс	Recommended Cathode Voltage (Vka), V	Recommended Cathode Current (Ika), mA	Reference Input Current Range (Iref), mA	Reference Input Voltage (Vref), V
TL431	36	1~100	0.05~10	2.495
UTC431	36	1~100	0.05~10	2.495
	Shunt Regulator Output at Fb1, Fb2 Pins (Vfb), V	Output Current  at PG, Fb1, Fb2 Pins (Iout ), mA	Output Sinking Current Capability (Iout-fb), mA	Reference Voltage (Vref), V
SG6105	16	30	10	2.5

Хиловатый "аналог" ИМХО. Поэтому и горят они при разгоне источника дежурного питания который в свою очередь происходит из-за изменения параметров электролитических конденсаторов.
Кроме того эти аналоги, в отличии от дискретных 431 являются 4-х выводными элементами (!).

SG6105	SD6109
"Аналог" 431 Programmable  Precision Reference. Если не подано VCC, в пределах  4.5 to 5.5V, "аналог" не функционирует!. В документации на SD6109 это конкретно указано!		Дискретный (честный) 431 Programmable  Precision Reference

Вот такая недокументированная особенность[14].

Поэтому я и рекомендую в начале ремонта БП ATX на ШИМ SG6105 (и естественно на его аналогах) демонтировать микросхему с платы, заменить ее на дискретный 431 и отладить вначале источник дежурного питания. На платах некоторых блоков производителями даже предусмотрены соответствующие контактные площадки. Если же площадок нет, то устанавливать по схеме на картинке справа. Бывают случаи, когда в источнике дежурного питания используется второй "аналог" - выводы 11 (FB2) и 12 (VREF2) ШИМ. В таком случае устанавливаем 431: 1-й вывод вместо 12 (VREF2), 3-й - вместо 11 (FB2).

Экспресс проверка МС ШИМ SG6105D(Z), IW1688 и их аналогов

В предыдущей моей статье по диагностике МС ШИМ SG6105 при измерениях использован довольно редкий, в наше время, прибор - "Ампервольтомметр-испытатель транзисторов ТЛ-4М". В настоящее время доступными для всех желающих ;-) являются цифровые мультиметры: от простейших "карманных" до "профессиональных".

Далее представлена таблица с результатами измерений сопротивлений выводов микросхем ШИМ. Измерения проводились как на новых (не подвергавшихся пайке), так и на бывших в употреблении микросхемах, на всех выводах относительно 15 (общий, он же "-"), с помощью приборов DT9205A и M890F.

Особенность этих мультиметров в наличии у них (я знаю, некоторые люди не смогут это спокойно прочитать..., но тем не менее) предела измерения 200M - 200 000 000 Ohm. Особенность схемотехнического решения данного предела на этих приборах в том, что для получения действительного значения необходимо от результата измерения (показания прибора на пределе 200M) отнимать 0,8 (восемь единиц младшего разряда. В данном случае это во внимание принимать не надо, так как измерения носят оценочный (относительный) характер. При измерении использовался также предел 200k.

Таблица 2.

МС		6105(1)	6105(2)	1688	Режим  ШИМ
	Вариант	I	II	II	SB	Работа	Работа (щуп)
Вывод	Назначение
1	2	3	4	5	6	7	8
1	PSON	1,4±0,1M	127,5-155k	127,5-155k	4,22	0,27	0,25
2	V33	3,3÷4,2M	4,2-5,1M	4,2-5,1M	0	3,37	3,33
3	V5	12,5÷31,5M	56,5-61,4M	56,5-61,4M	0	5,04	4,97
4	OPP	1,7÷1,9M	1,0-1,1M	1,0-1,1M	0,13	0,84	0,77
5	UVAC	1,7÷1,9M	1,1M	1,1M	0	0,5	0,51
6	NVP	1,7÷1,9M	1,1M	1,1M	4,8	0,32	-0,05
7	V12	1,3÷1,4M	99,5-123,3k	99,5-123,3k	0,15	11,71	11,54
8	OP2	1,3÷1,4M	97,7-121,7k	97,7-121,7k	2,14	1,63	1,59
9	OP1	1,3÷1,4M	97,7-121,7k	97,7-121,7k	2,14	1,62	1,59
10	PG	1,7÷1,9M	1,0-1,1M	1,0-1,1M	0	2,94	2,9
11	FB2	1,5÷1,9M	2,9÷3,5M	2,9÷3,5M	0	2,56	2,53
12	VREF2	1,7÷1,8M	1,1M	1,1M	0	2,48	2,44
13	VREF1	1,7÷1,8M	1,1M	1,1M	2,48	2,48	2,44
14	FB1	1,7÷2,2M	3,0÷3,6M	3,0÷3,6M	3,9	3,87	3,81
16	COMP	1,6÷1,8M	1,1M	1,1M	0,33	1,63(защ)	1,62
17	IN	1,7÷1,9M	1,1M	1,1M	0	2,46	2,42
18	SS	1,4÷1,5M	1,1M	1,1M	0	2,48	2,44
19	RI	1,7÷1,9M	1,1M	1,1M	1,09	1,0(защ)	0,97
20	VCC	1,4M	96,2÷120,3k	96,2÷120,3k	5,07	5,06	4,98

Выводы №10 и №20 выделены голубым цветом в таблице просто для наглядности.

В результате проведения этой серии измерений выделябтся два вариатна (ряда) сопротивлений. С чем это связано - технологией изготовления, или годом выпуска, не знаю. Причем МС ШИМ SG6105 бывают обоих  вариантов (3 -й и 4-й столбец таблицы), а МС ШИМ IW1688 только один (4-й столбец таблицы). И оба варианта можно принимать за основу при оценке исправности диагносцируемой МС ШИМ. К сожалению других аналогов ШИМ SG6105 в моем распоряжении не было.
Как правило такой проверки достаточно в 90% случаев. Статистически - наиболее часто выходят из строя выводы 11-14, 4, 5, 19, 10, 3, 20 - обрыв (сопротивление бесконечно).

Измерение режимов ШИМ SG6105

В 6-8 столбцах Таблицы 2. приведены режимы ШИМ SG6105 измеренные цифровым мультиметром с входным сопротивлением 10МОм. 6-й столбец - SB. 7-й и 8-й - работа. 8-й столбец отличается тем, что результаты получены при измерении с использованием  "щупа для измерения напряжения постоянного тока в цепях с переменной составляющей" из комплекта Вольтметра универсального ВУ-15 (В7-15, ВК7-15). Устройство данного щупа: - наконечник, непосредственно к нему припаян резистор ОМЛТ-0,5 150кОм, а к резистору припаян провод вставляемый в сигнальное гнездо вольтметра. Почему я рекомендую использовать такой щуп - при измерении напряжений на некоторых выводах (помечены розовым цветом в Таблице 2.) в режиме работы ШИМ SG6105, появляется  неприятный звук и микросхема уходит в защиту. А применение данного щупа позволяет почти всегда избежать ухода в защиту. Из особенностей - на выводе 7 (V12) в режиме SB присутствует напряжение, которое "просачивается" на выход +12V! Величина этого напряжения  зависит от резистора, включенного параллельно выходу +12V. Приходится с этим мириться.  

Об отключении защит и принудительном запуске ШИМ SG6105

На рисунке представлена часть схемы блока Linkworld с вариантом отключения защит ШИМ SG6105. Полный вариант смотрите на рисунке в архиве zaschita1.rar.
Отключаем Over Power Protection (OPP). В документации на ШИМ есть точное указание "OPP | Pin 4 | Analog input  | Over-power sense input. This pin is connected to driver transformer or the output of current transformer. When not in use, this pin should be grounded." Выполняем: поднимаем из монтажа вывод резистора R201 соединенный с R200, R200 замыкаем перемычкой. Или соединяем с выводом 15 ШИМ.
Отключаем Negative Voltage Protection. NVP | Pin 6 | Analog input ... Внимательное изучение соответствующего раздела  документации, временных диаграмм работы ШИМ, результаты измерений напряжения на 6 выводе наталкивают на вывод о том, что защиту NVP (pin 6) тоже, как и OPP(4) можно отключить соединиd с общим проводом (землёй, корпусом). Для этого отсоединяем R122 от вывода 6, а сам вывод соединяем с выводом 15 ШИМ.
 
Считаю необходимым указать, что об отключении защит NVP и OPP путем соединения их с общим проводом известно давно. К сожалению, я не знаю кому принадлежит авторство, и на кого в данном случае ссылаться.

Также в сети находится информация о том, что если не важно, есть ли высокий уровень сигнала PG, то можно  отключить защиту AC Fails Detection соединив с общим проводом и UVAC | Pin 5 | Analog input | AC fail detection, detect main AC voltage under-voltage and/or failure. На схеме выполнено зеленым  цветом.

Теоретически,  более корректным является использование для данной цели какого либо источника напряжения постоянного тока для  обеспечения необходимого уровня на выводе UVAC (pin 5) (>+0,7В до +1,5В). Например, с этой целью,  отсоединяем R120 от катода D8  (основной канал +5V) и соединяем с С22 в источнике +5VSB (Источник .+5VSB заведомо исправен).
Таким образом, у нас остаются не "нейтрализованными"  Over-voltage protection for 3.3V, 5V and 12V и Under-voltage protection for 3.3V, 5V and 12V (pin 2, 3 и 7 соответственно). Подключим к источнику +5VSB делитель напряжения состоящий из двух резисторов Rd1 и Rd2. При указанных номиналах, а точке Ad получим напряжение необходимое для
нормальной работы супервизора по входу 2 ШИМ (V33). Главное не забыть отсоединить вывод 2 ШИМ от основного канала +3,3V. Так же отсоединяем вывод 3 ШИМ от основного канала +5V, а вместо него подключаем к выводу 3 ШИМ  +5VSB. Аналогичную операцию проводим и с резистором R102.
Можно отключить и контроль канала +12V (pin 9),  сформировав необходимое напряжение с источника питания каскада раскачки... Но оставлять силовой канал без обратной связи считаю не целесообразным.  Или +5V или +12V должны использоваться в петле обратной связи.

Данные выводы были сделаны на основании документации на ШИМ SG6105.
Что же оказалось на практике?
В качестве "жертвы" был использован блок питания по схеме Colors iT 350U.
ШИМ SG6105D.
Порядок действий:
- 6 pin - R30 отсоединен от R82, D19, 6 pin соединен с 15 pin - запуск есть;
- 4 pin - перемычка J22 отсоединена от 4 pin, 4 pin соединен с 15 pin - запуск есть;
- 5 pin - R34 от катода D26, R62, R80, L1 - запуск есть, если не касаться щупом мультиметра 5 pin, PG есть. При подсоединении к точке соединения D12, C20 (источник питания раскачки) - PG есть. В режиме SB напряжение на pin 5 0,85V, - запуск есть, PG есть. В конце концов оставил поднятый вывод R34 "в воздухе". PG есть!
- 3 pin - R66 отсоединил от точки +5S - запуск есть, PG нет! SS = 2,18V. При подключении R66 к +5VSB - PG есть, запуск есть;
- 2 pin - отсоединен от +3,3V -  запуск есть, PG нет! При подключении 2 pin к точке Ad делителю Rd1(150Ом)/ Rd2(300Ом) - PG есть, запуск есть.
- 7 pin(!) - R66 вернул на +5S, R59 отсоединил от +12V - запуск есть, PG нет!
То есть входы ШИМ SG6105 "Over-voltage protection for 3.3V, 5V and 12V и Under-voltage protection for 3.3V, 5V and 12V" (pin 2, 3 и 7 соответственно) работают не так как указано на временных диаграммах в даташите! Во всяком случае, в части касающейся "Under-voltage protection" - при отсутствии входного напряжения запуск ШИМ есть(!), нет только сигнала PG.
Итак, итог:
при 4, 6 выводах соединенных с общим проводом, делителе напряжения на 5 выводе, отключенном от штатной точки,  и отключенных от схемы блока входах контроля +3.3V, +5V и +12V ШИМ SG6105 запускается! Чем не принудительный запуск? Единственное уточнение - на резистор R25 вместо +5VS подавалось напряжение +5VSB.

Источники:
[1] - Документация на SG6105D(Z)
[2] - Документация на HS8108
[3] - Документация на SС6105
[4] - Документация на Mt6105
[5] - Документация на SD6109
[6] - Документация на UTC431 (TL431)
[7] - Радіоаматор, №3 (139) березень 2005, стр.28. Д.П. Кучеров "Микроконтроллер SG6105D и его применение в блоках питания компьютеров".
[8] - Ремонт & Сервис, №9 (84) 2005, стр. 60. Д. Кишков "Применение ШИМ контроллеров SG6105 и DR-B2002 в компьютерных источниках питания".
[9] - Компьютерные блоки питания, сайт Электрон55.ру
[10] - Диагностика микросхем SG6105 и IW1688, сайт Учебно-Практический Центр Эксперт"
[11] - ШИМ-контроллеры SG6105 и DR-B2002 в компьютерных ИП,  сайт "MM Company"
[12] - SG6105D – проверка и настройка БП ColorSit 350U-SCH
[13] - SG6105D- в дежурке.
[14] - ...встроенный TL431 не работает...

Благодарности:

maco - за конструктивные замечания по оформлению материала.

icbook - за указание на недостающую документацию.

Статья восстановлена 12.08.2015.
Обновлены даташиты, прикреплённые файлы, исправлены ссылки на сторонние ресурсы.
doomnik