نقش سلف (Inductor) در مادربردهای لپتاپ
⭐ مقدمه
سلف یا Inductor یکی از اصلیترین قطعات در مدارهای تغذیه مادربرد لپتاپ است. هرچند ظاهری ساده دارد—اغلب به شکل یک مکعب کوچک یا حلقه سیم—اما نقشی حیاتی در پایداری ولتاژ، رفع نویز، و تنظیم جریان دارد. بدون وجود سلفها، سیستم پاور مادربرد قادر به تأمین ولتاژهای دقیق و پایدار برای CPU، GPU، رم و آیسیهای مختلف نخواهد بود.
امروزه مادربردهای لپتاپ از مدارهای DC-DC سوئیچینگ استفاده میکنند و قلب این مدارها ترکیب MOSFET + سلف + خازن است که به آن Synchronous Buck Converter گفته میشود.
سلف چیست و چگونه کار میکند؟
سلف قطعهای الکترونیکی است که انرژی را به صورت میدان مغناطیسی ذخیره میکند.
قانون اصلی کار آن:
هرگاه جریان از سلف عبور کند، سلف در برابر تغییر ناگهانی جریان مقاومت کرده و آن را تعدیل میکند.
بهطور خلاصه:
-
تغییر جریان = سخت
-
تغییر ولتاژ = آسان
به همین دلیل سلفها در مدارات تغذیه مادربرد، برای صافکردن جریان پالسشدهی خروجی MOSFETها استفاده میشوند.
چرا سلف در مادربرد ضروری است؟
در مادربردهای لپتاپ، ولتاژهای مختلفی از ولتاژ ۱۹ ولت ساخته میشود. این تبدیل ولتاژ با سرعت بسیار بالا انجام میگیرد (بین ۲۰۰kHz تا چند MHz). خروجی MOSFETها یک موج مربعی و ناپایدار است.
سلف وظیفه دارد این موج مربعی را به یک جریان نرم و پایدار (DC) تبدیل کند.
وظایف اصلی سلف در مادربرد:
-
ایجاد جریان پایدار برای CPU، GPU و رم
-
فیلتر کردن نویز موادورید شده از MOSFETها
-
جلوگیری از نوسان و ریپل ولتاژ (Ripple)
-
حفظ پایداری مدار هنگام تغییرات لحظهای مصرف پردازنده
-
تشکیل خروجی نرم Buck Converter به همراه خازنها
انواع سلف در مادربرد لپتاپ
در مادربردهای لپتاپ معمولاً این دو نوع سلف دیده میشود:
۱) سلف قدرت (Power Inductor / Choke)
این نوع سلفها بزرگتر، معمولاً مکعبی یا حلقهای هستند و برای بخشهای زیر بهکار میروند:
-
تغذیه CPU (VCORE)
-
تغذیه GPU
-
تغذیه رم (VDDR)
-
تغذیه چیپستها (PCH, VCCSA)
مشخصات مهم آنها:
-
مقدار کم (بین ۰٫۲µH تا ۲µH)
-
جریان کاری بالا (۳۰A تا ۶۰A)
-
مقاومت داخلی کم (DCR بسیار پایین)
کدهای رایج روی سلفها مثل:
-
۱R0 → ۱µH
-
۰R47 → ۰٫۴۷µH
-
۲R2 → ۲٫۲µH
۲) سلفهای فیلتر یا EMI Filters
اغلب کوچک، به صورت بلوکی یا SMD دیده میشوند.
کاربرد:
-
حذف نویز خطوط USB
-
فیلتر تغذیه دوربین
-
فیلتر آنتن وایفای
-
خطوط دیتا مانند HDMI، LVDS
اینها چوک یا فریت بید (Ferrite Bead) نام دارند.
نقش سلف در مدار پاور CPU
بخش VCORE (تغذیه CPU) حساسترین و مهمترین بخش سیستم است. جریان مصرفی CPU بین ۲۵ تا ۹۰ آمپر و ولتاژ آن بین ۰٫۷ تا ۱٫۲ ولت است. کوچکترین نوسان در این بخش باعث:
-
ریستارت
-
هنگی
-
روشن نشدن لپتاپ
-
یا حتی آسیب پردازنده
میشود.
سلفهای این بخش در کنار MOSFETهای High و Low نقش کلیدی دارند:
-
MOSFET جریان را پالس میکند
-
سلف انرژی را ذخیره/آزاد میکند
-
خازن خروجی را صاف میکند
اگر MOSFETها قلب سیستم هستند، سلفها ریه هستند؛ جریان را تنظیم و نرم میکنند.
استانداردهای انتخاب سلف در مادربرد
اگر مجبور به تعویض سلف شدید (مثلاً در صورت شکستگی یا قطعشدن):
حتماً موارد زیر را رعایت کنید:
-
همان مقدار µH
-
جریان کاری مساوی یا بالاتر
-
DCR کمتر یا مشابه
-
سایز فیزیکی نزدیک
-
ترجیحاً نوع Shielded (محصور شده)
-
نوع ساخت:
-
Wirewound
-
Molded
-
Ferrite Core
-
برای CPU و GPU، سلفهای شیلددار با جریان بالا ضروری است.
مقایسه سلف سالم و معیوب در عملکرد پاور مادربرد
| وضعیت | نتیجه |
|---|---|
| سلف سالم | ریپل کم، جریان پایدار، عملکرد عالی CPU |
| DCR بالا | افت ولتاژ، ریست، خاموشی هنگام لود |
| سلف قطع شده | ولتاژ خروجی صفر، لپتاپ روشن نمیشود |
| شورت بعد از سلف | بالا رفتن آمپر منبع، داغی نقطهای |
سلفهای مدار پاور؛ قلب فیلترینگ لپتاپ
در Buck Converter هر فاز CPU یک سلف مخصوص دارد.
پردازندههای جدید لپتاپ دارای ۲ تا ۶ فاز VCORE هستند.
هر فاز = یک سلف + دو MOSFET + چند خازن
اگر یکی از فازها مشکل پیدا کند:
-
فشار روی فازهای دیگر میافتد
-
دما بالا میرود
-
پردازنده ناپایدار میشود
نقش سلف در محافظت از مادربرد
سلفها مانند یک ضربهگیر عمل میکنند:
-
شوکهای لحظهای جریان را جذب میکنند
-
از پردازنده در برابر تغییرات سریع بار محافظت میکنند
-
در کنار خازنها یک فیلتر L-C شکل میدهند
-
جلوی EMI را میگیرند
جمعبندی
سلف یکی از مهمترین قطعات در مادربردهای لپتاپ است و نقش اساسی در:
-
پایداری ولتاژ
-
حذف نویز
-
جلوگیری از ریست و هنگ
-
تغذیه صحیح CPU/GPU
-
فیلتر کردن خطوط دیتا و تغذیه
دارد.
در تعمیر مادربرد، شناخت دقیق رفتار و تست سلفها میتواند بسیاری از مشکلات مانند:
-
روشن نشدن
-
ریست ناگهانی
-
ناپایداری CPU
-
آمپرکشی غیرعادی را سریعتر تشخیص دهد.