Il chip RT8206: l’alimentazione vitale del notebook

Sebbene la scheda madre di un computer notebook ed anche di un tablet sia disseminata di alimentatori switching (uno per l’alimentazione in standby, uno per la carica della batteria, uno per le tensioni Vcore e Vio della CPU, uno per le RAM, uno per l’USB eccetera) ce n’è uno solo che può bloccare l’attività del computer sul nascere ed è poi quello senza il quale nulla può funzionare: si tratta del DC/DC alimentatore principale, ovvero quello che fornisce l’alimentazione in standby al chipset. Questo circuito è basato su vari tipi di chip come ad esempio la serie RT82xx della RichTek, ma anche su integrati della intersil (ISL62xx e 65xx), della Texas Instruments (TPSxxxx) o della Maxim-Dallas (MAXxxxx) e in vari casi anche su componenti customizzati dei quali purtroppo è difficile, se non impossibile, reperire documentazione.

Nel caso qui descritto prendiamo in considerazione l’RT8206 della RichTek, il quale si trova montato nelle mainboard dei notebook di qualche anno fa; questo componente è un doppio DC/DC converter con uscite push-pull (quindi ogni uscita genera due segnali di comando dei transistor, in opposizione di fase tra loro) per pilotare due MOSFET enhancement-mode (MOSFET in cui il canale si crea solo polarizzando il gate e che a riposo sono interdetti) e viene utilizzato tipicamente in convertitori DC/DC switching a carica d’induttanza e perciò non galvanicamente isolati (per approfondimenti sul funzionamento degli alimentatori switching e degli stadi DC/DC del notebook si può fare riferimento all’ebook acquistabile su https://blog.riparazione-notebook.net/index.php/ebook-riparare-i-pc-notebook/). Nelle mainboard non è infatti necessario l’isolamento galvanico e tutti i DC/DC hanno la massa in comune.

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L’integrato RT8206 è un dual step-down DC/DC converter che nella scheda madre genera le due tensioni indispensabili al funzionamento della logica principale del computer, ossia quella contenuta nel chipset Southbridge (o nel chipset integrato) cui si collega anche il pulsante di accensione; questa logica resta alimentata in standby sempre, anche quando il notebook appare spento, ed una volta attivata dalla pressione del pulsante di accensione del computer dà il via al funzionamento degli altri stadi, comanda l’accensione degli alimentatori DC/DC per RAM, CPU, Chip video, ethernet, USB, tastiera e touchpad. Insomma, accende il resto del notebook, che a riposo viene mantenuto rigorosamente non alimentato per contenere il consumo quanto più possibile.

I due stadi DC/DC sono progettati per generare e mantenere costanti due tensioni: quella a 5 volt, con la quale funziona parte della logica, e quella a 3,3V, indispensabile al chipset. Volendo possono essere impostati per generare tensioni differenti, da 2V a 5,5V. I due canali sono progettati per erogare circa 70 mA di corrente continua.
La tipica applicazione è mostrata qui sotto, insieme alla piedinatura dell’integrato nel contenitore in cui viene reso disponibile (WQFN-32L 5×5).

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Ciascun convertitore funziona con la tecnica PWM, la quale permette di variare il valore dell’energia ceduta alla bobina del circuito e quindi all’uscita, giocando sulla larghezza degli impulsi del segnale che fa commutare i MOSFET. La regolazione ottenuta è molto precisa, tanto che la tensione fornita viene garantita con una tolleranza di appena l’1,5%.
Di seguito viene mostrato lo schema funzionale e lo schema a blocchi interno di uno stadio DC/DC, dove si vedono il generatore PWM, le uscite (LGATE e UGATE) per il comando dei MOSFET e la retroazione FB.

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La frequenza di funzionamento del convertitore DC/DC, dettata da un circuito di stabilizzazione interno all’RT8206, si mantiene al di sopra dei 25kHz in ogni condizione di esercizio, così da non creare interferenze udibili ai circuiti audio della scheda madre; il segale di Power Good, uscente dal pin omonimo dell’RT8206, comunica al chipset che può iniziare l’attività perché l’alimentazione è affidabile, stabile e nei valori di tensione previsti..

Il Power Good viene generato da tutti i DC/DC impiegati nelle mainboard dei computer che alimentano stadi critici e serve a dire al chipset che tutto va bene; se un segnale manca, il chipset blocca l’attività degli stadi corrispondenti o addirittura spegne la scheda madre.