NERA Computersstudenti.neracomputers.ro/static/files/MATERIAL_INFOMAT... · 2015. 2. 16. · Investeşte în oameni ! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea

Investeşte în oameni !

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară nr. 2 ”Corelarea învăţării pe tot parcursul vieţii cu piaţa muncii”

Domeniul major de intervenţie 2.1 ”Tranziţia de la şcoală la viaţă activă”

Titlul proiectului:„Cariera si succes profesional prin consiliere, orientare, stagii de practica si simulare a mediului de lucru real”

Contract nr. POSDRU/161/2.1/G/139637

Pag

e1

MATERIAL

INFORMAȚIONAL








Pag

ei

Cuprins 1 Prezentarea generală a sistemelor de calcul ............................................................................ 1

1.1 Structura generală a unui sistem de calcul ........................................................................ 1

1.2 Tipuri de calculatoare ....................................................................................................... 1

1.3 Componentele de bază ale unui PC .................................................................................. 4

1.4 Software ............................................................................................................................ 9

1.5 Dispozitive mobile de calcul .......................................................................................... 11

2 Testarea hard disk-urilor ....................................................................................................... 12

2.1 Noţiuni teoretice despre hard disk .................................................................................. 12

2.1.1 Tipuri de hard disk-uri ............................................................................................. 12

2.1.2 Sectorul bad ............................................................................................................. 14

2.1.3 SMART – Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology ......................... 15

2.1.4 Tipurile de interfață ale hard-disk-urilor ................................................................. 15

2.2 Utilizarea utilitarului gratuit HDDScan de diagnosticare a hard disk-ului .................... 18

2.2.1 Posibilitățile verificării HDD .................................................................................. 18

2.2.2 Vizualizarea informațiilor S.M.A.R.T. ................................................................... 19

2.2.3 Verificarea suprafeței hard disk-ului ....................................................................... 20

2.2.4 Informații detaliate despre hard disk ....................................................................... 21

3 Resetarea parolei și/sau a orelor de funcționare ale hard disk-urilor utilizând interfața și

software-ul PC-3000 ..................................................................................................................... 23

4 Operațiunile de reparare a hard disk-urilor și recuperare a datelor efectuate în Clean Room

28

5 Ștergerea completă a informațiilor de pe un hard-disk ......................................................... 34

6 Testarea sistemelor de calcul tip PC desktop și notebook .................................................... 40

7 Depanarea notebook-urilor .................................................................................................... 48

7.1 Generalități ..................................................................................................................... 48

7.2 Descrierea convertorului buck ........................................................................................ 49

7.3 Controlul PWM al convertorului buck ........................................................................... 56

7.4 Convertorul buck sincron ............................................................................................... 60








Pag

eii

7.5 Circuitul integrat MC33470 ............................................................................................ 62

8 Reparația ecranelor LCD și înlocuirea chip-urilor tip BGA ................................................. 75

8.1 Display LCD ................................................................................................................... 75

8.1.1 Generalităţi .............................................................................................................. 75

8.1.2 Organizarea unui display LCD ................................................................................ 75

8.1.3 Principiul de funcţionare al unui pixel LCD ........................................................... 78

8.1.4 Display cu cristale lichide ....................................................................................... 83

8.1.5 Comanda unui panou LCD cu matrice activă ......................................................... 86

8.1.6 Tipuri constructive de şasiuri şi panouri LCD ........................................................ 90

8.1.7 Schema electrică a unui display LCD ..................................................................... 91

8.1.8 Creşterea eficienţei luminoase ................................................................................ 92

8.1.9 Display LCD cu Led-uri .......................................................................................... 94

8.2 Înlocuire chip-uri BGA ................................................................................................... 95

8.2.1 Capsule BGA ........................................................................................................... 95

8.2.2 Metodologie tehnologică ......................................................................................... 97

9 Testarea și producția bateriilor de notebook ....................................................................... 103

9.1 Noţiuni generale privind bateriile ................................................................................. 103

9.2 Caracterizarea constructivă şi funcţională a bateriilor de acumulatoare ...................... 104

9.2.1 Definiții, principiu de funcționare ......................................................................... 104

9.2.2 Tipuri de baterii ..................................................................................................... 107

9.2.3 Încărcarea bateriilor ............................................................................................... 109

9.3 Bateria de laptop ........................................................................................................... 113

9.3.1 Noțiuni de bază ...................................................................................................... 113

9.3.2 Acumulatorul Li-ion .............................................................................................. 114

9.4 Descrierea activităţilor de producţie şi testare a bateriilor ........................................... 118

9.4.1 Departamentul ”Baterii de notebook” ................................................................... 118

9.4.2 Etapele de producție a bateriilor ............................................................................ 119

9.4.3 Aparate și software specifice folosite pentru producția și testarea bateriilor ........ 120

9.4.4 Gestionarea producției de baterii ........................................................................... 127








Pag

e1

1 Prezentarea generală a sistemelor de calcul

Activitatea de depanare a sistemelor de calcul necesită cunoașterea structurii, calsificării

și tipurilor de componente corespunzătoare acestor dispositive. Dat fiind faptul că un sistem de

calcul este o îmbinare strânsă între componentele hardware și cele software, cunoștințele

referitoare la soft-ul de baza și cel de aplicații ajută la eficientizarea procesului de depanare.

Prezentul material constituie o introducere în noțiunile de bază ale sistemelor de calcul,

cu accent pe elementele care pot ajuta la depanarea diverselor tipuri de calculatoare.

1.1 Structura generală a unui sistem de calcul

Unitatea centrală a unui sistem de calcul este compusă din: processor și chipset (north

bridge și south bridge).

Perifericele de intrare pot fi: tastatură, mouse, touchpad, touchscreen, intrare audio,

cameră etc. Perifericele de ieșire sunt: display, imprimantă, ieșire audio.

Perifericele de intrare-ieșire se pot clasifica în: periferice de comunicații (modem, rețea,

modul wireless), de stocare în masă (hard disk, SSD, memorii nevolatile) și port-uri și conectori

pentru extensii și conectare a unor dispozitive externe.

1.2 Tipuri de calculatoare

Calculatoare pentru utilizare personală

Laptop (sau notebook) – se caracterizează prin portabilitate; sunt alimentate de un accumulator.

Periferice de

intrare UNITATE CENTRALĂ Periferice de

iesire

MEMORIE

Fig. 1 Structura generală a unui sistem de calcul

Fig. 2 Laptop








Pag

e2

Desktop – nu sunt portabile.

Workstation – calculator specializat, optimizat pentru anumite sarcini (de ex. Prelucrare de

imagine sau sunet). Este mai puternic decât un desktop.

Dispozitive mobile (tableta/smartphone) – calculator portabil; de obicei au ecran tactil.

Fig. 3 Calculatoare desktop

Fig. 4 Workstation

Fig. 5 Tablete și smartphone-uri








Pag

e3

Calculatoare pentru firme/organizații

Server – un calculator care a fost optimizat pentru a asigura servicii calculatoarelor dintr-o rețea;

se caracterizează prin procesoare puternice, capacități mari de memorare și de stocare de date.

Mainframe – calculatoare de mari dimensiuni; sunt folosite în companii sau organizații foarte

mari, deservesc mii de utilizatori; utilizatorul are acces la puterea de calcul printr-un terminal.

Fig. 6 Server

Fig. 7 Mainframe








Pag

e4

1.3 Componentele de bază ale unui PC

Carcasa (case)

• pentru laptop aceasta include și tastatura și ecranul;

• poate avea diferite dimensiuni;

• o carcasa mai mare nu implică neapărat un calculator mai puternic sau mai complex;

• carcasa se alege în funcție de tipul (dimensiunea) plăcii de bază care va fi înăuntru;

Fig. 8 Tipuri de carcase








Pag

e5

Placa de bază (motherboard)

• principala componentă a unui PC;

• toate componentele unui PC sunt conectate (într-un fel sau altul) cu placa de bază;

• unele componente de pe placa de baza pot fi schimbate cu ușurință, fără a interveni

direct pe placa de bază (microprocesorul, memoria, placa video);

• alte componente sunt atașate direct pe placa de bază CMOS care păstrează anumite

informații când sistemul este închis (de ex. ceasul sistemului);

• sunt de diferite mărimi și standarde. Cele mai comune: ATX și microATX.

Fig. 9 Componentele unei plăci de bază

Fig. 10 Componentele unei plăci de bază








Pag

e6

Sursa de alimentare (power suply)

• pentru laptopuri este un acumulator;

• pentru desktop este o sursa de alimentare care este montată în carcasă;

• sursa de alimentare are un cordon de alimentare pentru conectarea la priză și un

mănunchi de cabluri care se conectează o parte la placa de bază și o altă parte la alte

componente (ventilatoare, discuri).

Microprocesorul (CPU - Central Processing Unit)

• este “creierul” calculatorului;

• Intel și AMD – cei mai mari producători;

• Sunt două arhitecturi utilizate pe piață acum: arhitectura pe 32 de biți și cea pe 64 de

biți;

• Sunt programe care au versiuni diferite pentru cele doua arhitecturi.

Fig. 12 Microprocesoare

Fig. 11 Sursă de alimentare și cabluri de conectare








Pag

e7

Memoria internă (RAM – Random Access Memory)

Dispozitive de stocare a datelor

• stochează sistemul de operare și toate celelalte programe;

• stochează datele utilizatorilor, muzică, filme, fotografii etc;

• pot fi:

– Hard-disk

– SSD (Solid State Drive)

– CD, DVD, Blue-ray

• se conectează la placa de bază folosind diverse standarde de conectare: IDE, SATA.

Fig. 13 Memorii interne








Pag

e8

Unitatea de prelucrare grafică (GPU)

• poate fi inclusă pe placa de bază;

• poate fi o componentă separată a calculatorului: placă grafică;

• realizează prelucrarea datelor grafice necesare afișării pe ecran, preluând astfel o parte

din încărcarea microprocesorului;

• plăcile grafice se atașează plăcilor de bază în sloturi speciale (AGP, PCI);

• producători de procesoare grafice: NVIDIA, AMD (ATI);

• Este pus la punct un limbaj pentru programarea procesoarelor grafice de NVIDIA –

CUDA.

Unități pentru prelucrarea sunetului:

• pot fi integrate pe placa de bază (pe south bridge sau pe un chip distinct);

• pot fi pe plăci speciale – plăci de sunet.

Fig. 15 Unități pentru prelucrarea sunetului

Fig. 14 Unități de prelucrare grafică








Pag

e9

Porturi

sunt componente care permit conectarea diferitelor dispozitive externe la un calculator:

– Porturi USB

– Porturi de conectare la rețea (Ethernet sau firewire)

– Porturi video (VGA, DVI, HDMI, Thunderbolt)

– Porturi audio (pentru microfon, caști)

– Porturi PS2 (pentru conectare, in sistemele mai vechi, a tastaturii sau a mouse-

ului)

– Port paralel (pentru imprimante)

Periferice

orice componentă hardware care nu este montată în interiorul calculatorului

(dispozitivele de bază de intrare – ieșire):

– Monitor

– Tastatură

– Mouse

Alte periferice

– Imprimante

– Boxe

– Căști

– Microfoane

– Webcam

– Stick USB

– Harddisk extern

Sloturi de extensie

• se găsesc pe placa de bază și permit adăugarea unor componente interne care nu fac

parte din dotarea de bază a unui calculator:

– Plăci grafice suplimentare

– Plăci de rețea

– Plăci de sunet

– Tuner TV sau radio

• sunt standardizate: ISA/EISA, AGP, PCI, PCI-Express.

1.4 Software

• Software de aplicații – rezolvă probleme ale lumii reale

• Software de bază (sistem) – administrează un sistem de calcul la nivel de bază:








Pag

e10

– Furnizează mijloacele și mediul în care pot fi create și lansate în execuție

aplicațiile software;

– Interacționează direct cu hardware-ul și dau mai multă funcționalitate.

• Sistemul de operare este baza software-ului de sistem al unui calculator:

– Realizează:

• Managementul procesorului;

• Managementul memoriei;

• Managementul componentelor sistemului: asigură o interfață sofware între

componentele interne ale calculatorului și fiecare dispozitiv legat la

calculator;

• Managementul stocării datelor;

• Interfață cu software-ul de aplicație;

• Interfață utilizator (pentru ca operatorul uman să poată interacționa cu

calculatorul).

• Software de sistem (alte componente) – cu sarcini precise:

– Drivere (pentru monitor, disc etc);

– Biblioteci.

• Sistemul de operare permite ca aplicațiile software să interacționeze cu aceste

componente ale software-ului de sistem.

• Sisteme de operare în linie de comandă:

– Unix

– Linux

– MS-DOS

• Sisteme de operare GUI (Graphical User Interface):

– Windows

– MAC OS

• Software de aplicații:

– Suita Office (Microsoft Office, LibreOfiice)

– Medii de dezvoltare (Visual Studio, Eclipse)

– Programe educaționale

– Programe de prelucrare grafică

– Programe de prelucrare a sunetului








Pag

e11

Fig. 16 Ilustrarea schematizată a componentelor unui calculator

• Software dedicat – dezvoltat în raport cu cerințele utilizatorilor (de ex. un software de

contabilitate pentru firma X, un software de testare a harddiskurilor etc).

1.5 Dispozitive mobile de calcul

Dispozitivul mobil de calcul a fost dezvoltat pentru smartphone și este o funcționalitate în

plus față de telefon).

Caracteristici:

• Creierul - un microprocesor;

• Acumulator (baterie reîncărcabilă);

• Ecran tactil.

Alte componente:

• Accelerometre;

• Giroscop;

• Procesor grafic;

• Memorie de tip flash;

• Chip WIFI și/sau celular și antenă;

• Difuzoare;

• Cameră video;

• Bluetooth.

Sisteme de operare proprii (cele mai utilizate):

• Android;

• iOS (Apple);

• Windows 8.

Aplicații pentru toate domeniile:

• de la pachete Office la programe de monitorizare a pulsului.








Pag

e12

2 Testarea hard disk-urilor

2.1 Noţiuni teoretice despre hard disk

Hard disk-ul este format din mai multe discuri. În general pe fiecare faţă a fiecărui disc

există câte un cap de citire. Toate capurile de citire sunt prinse între ele, mișcându-se astfel

simultan. Datele sunt împărțite în piste și sectoare. Sectorul este unitatea minima de alocare pe

disc. Mărimea unui sector este de 512 octeți sau bytes. Fiecare sector are pe lângă cei 512 octeți,

niște informații suplimentare neaccesibile utilizatorului. Acestea sunt: secvența de sincronizare

(numita gap) și suma de control (CRC). O pistă este o fâșie circulara de pe fața unui disc. Toate

pistele care sunt la aceeași distanță față de centrul discului formează un cilindru. Deci, pistele

unui cilindru sunt citite simultan de capetele de citire.

1. Disc sau discuri neflexibile din metal (platane) acoperite cu un strat de material magnetizabil. Aceste discuri sunt învârtite

de un motor ce poate dezvolta o viteză de rotație de ordinul miilor de rotații pe minut (RPM). În prezent hard disk-urile obișnuite

sunt cotate la viteze ce încep de la 7200 de rotații pe minut.

2. Braț deplasabil ce conține capurile de citire/scriere. În cazul în care un hard disk conține mai multe platane suprapuse fiecare

dintre acestea este deservit de un cap de citire/scriere propriu. Activitatea de citire /scriere produce un „bâzâit” specific datorită

fenomenelor magnetice implicate în stocarea şi accesarea datelor.

Hard disk-urile au devenit cu timpul din ce în ce mai silențioase,

zgomotul produs în timpul funcționării fiind la unele modele aproape

imperceptibil.

3. Un al doilea motor ce poate deplasa capul de citire scriere în orice

punct al suprafeței de stocare.

4. Parte electronică ce controlează activitățile de citire/scriere și de

transferare a datelor dinspre şi către calculator. În componenţa acestei

părţi intră şi o cantitate redusă de memorie ultrarapidă de tip cache.

5.Carcasă din metal în care sunt încapsulate componentele mecanice

şi o parte din cele electronice. Această carcasă are rolul de a se

comporta şi ca un radiator preluând căldura degajată de discurile ce se

rotesc la viteze foarte mari.

2.1.1 Tipuri de hard disk-uri

În funcție de diametrul platanelor de stocare cele mai comune tipuri de hard disk-uri sunt

cele de 3.5 inch, respectiv 2.5 inch.

Hard disk-urile de 3.5 inch sunt cele mai răspândite în rândul PC-urilor obișnuite și se

găsesc montate în interiorul unității centrale. Un calculator obișnuit nu este limitat doar la un

Fig. 17 Componentele unui hard disk

http://incepator.pinzaru.ro/hardware/memoria-cache/








Pag

e13

hard disk, acesta poate avea la dispoziție de regulă cel puțin patru hard disk-uri interne, numărul

acestora putând fi crescut prin adăugarea unor plăci de extensie.

Hard disk-urile de 2.5 inch deservesc în general calculatoarele portabile dar și-au găsit

utilitatea și în interiorul altor echipamente electronice cum ar fi DVD-Recordere, console,

camere video, MP3 playere, etc. Acest tip de hard disk-uri necesită o alimentare de doar 5V

ceea ce reduce considerabil consumul de energie față de modelele de 3.5 inch care necesită 12V

pentru a funcționa. Dacă la capitolul consum de energie aceste modele ies câștigătoare, la

capitolul performanță modele de 3.5 inch dau dovadă de o rată de transfer a datelor superioară.

Pentru echipamentele portabile pentru care fiecare milimetru contează există și hard disk-

uri de 1.8 inch, cea mai comună utilizare a acestor hard disk-uri o reprezintă foarte popularele

playereiPod cu hard disk produse de către compania americana Apple.

Tot mai răspândit în ultima vreme este mediul de stocare Solid State Drive.

Un Solid-State Drive (expresie engleză cu traducerea liberă „unitate cu cipuri”; prescurtat

SSD) este un dispozitiv de stocare a datelor care folosește memorii cu semiconductori,

construite pe baza studiilor de fizica stării solide. SSD-urile se deosebesc de unitățile cu discuri

dure clasice (HDD) care sunt dispozitive electromecanice cu discuri de stocare aflate în mișcare,

prin aceea că SSD-urile folosesc numai microcipuri care rețin datele în memorii nevolatile, fără

să aibă părți mobile. SSD-urile sunt mai rezistente la șocurile mecanice, având timp de acces mai

scăzut dar preț pe MB mai mare. Pentru a fi eventual interschimbabile cu HDD-urile, ele

folosesc aceleași interfețe (semnale electrice, conectoare) ca și cele ale discurilor dure, de ex. de

tip SATA. Totuși, interschimbabilitatea cu unitățile HDD nu este o condiție standard de

fabricație a SSD-urilor.

Fig. 18 Tipuri de hard disk-uri

http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispozitiv_de_stocare_a_datelor&action=edit&redlink=1

http://ro.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

http://ro.wikipedia.org/wiki/Fizica_st%C4%83rii_solide

http://ro.wikipedia.org/wiki/Disc_dur


http://ro.wikipedia.org/wiki/Cip

http://ro.wikipedia.org/wiki/Serial_ATA








Pag

e14

2.1.2 Sectorul bad

Un sector bad reprezintă un sector din hard sau dintr-o memorie flash al unui

calculator, care nu poate fi folosit din cauza unei daune permanente (sau incapacitatea

sistemului de operare de a o accesa cu succes), cum ar fi daunele fizice la suprafața hardului sau

uneori, sectoare care se afla într-un blocaj magnetic.

Astăzi un hard disk beneficiază si de sectoare de rezervă – sparesectors. Atunci când

electronica hard disk-ului detectează un sector defect îl scoate din uz, înlocuindu-i adresa cu una

din cele ale sectoarelor de rezervă. Acesta este şi motivul pentru care astăzi la un hard disk nu

mai observăm raportate sectoare defecte, spre deosebire de generațiile mai vechi de hard disk-

uri. Totuși, dacă un hard disk a început să apeleze la sectoarele de rezervă, acesta este un semn

că pe viitor este posibil să avem probleme şi este indicat să nu-l mai folosim pentru stocarea de

date importante.

Bad-urile unui hard disk pot fi de 2 feluri: bad-uri fizice și bad-uri logice.

Bad-urile fizice pot surveni în urma lovirii unui hard disk aflat în funcțiune sau nu.

Datorită distantei foarte mici dintre brațul de citire și platanele acestuia, la o lovire mai puternică

Fig. 19 Tipuri de SSD-uri








Pag

e15

acesta atinge platanul și poate provoca zgârieturi pe suprafața platanului. Nu trebuie lovite

niciodată unitatea centrala sau hard disk-urile aflate în stare de funcționare. Dacă acestea sunt

lovite în timpul funcționării, riscul de a zgâria platanul și a crea un bad fizic este mult mai

ridicat.

Bad-urile logice sunt întâlnite la nivel de chip sau, mai bine zis, la nivelul controller-ului

ce controlează mișcările brațului (actuator-ului) de citire.

După ce înțelegem ce înseamnă un bad fizic și ce înseamnă un bad logic, mai trebuie

menționat faptul că nici un soft nu va putea repara un bad fizic. Așa că trebuie sa avem mare

grija cum transportăm și cum manipulăm hard disk-urile, să nu le trântim, să nu scăpam obiecte

pe acestea, să nu le zdruncinăm. Dacă bad-urile sunt fizice, repararea acestora nu merită efortul,

este foarte costisitoare (atât financiar, cât și din punct de vedere al materialelor ce sunt necesare

pentru repararea acestuia) și se realizează într-un mediu special. În cazul unui bad fizic, în

momentul în care capul de citire ajunge la segmentul unde se află zgârietura (bad fizic), datele nu

vor mai fi citite cum trebuie, sistemul de operare va da erori.

Daca bad-ul este de nivel logic, capul de scriere va scrie informația pe disc în mod

eronat, fișierele vor fi corupte și veți primi erori de sistem. Pentru a putea rezolva un bad logic

avem nevoie de un software. Este vorba despre renumitul Hiren`sBootCD, un CD bootabil ce

înglobează o sumedenie de softuri pentru îndeplinirea diferitelor sarcini, de la scanarea de viruși,

până la testarea memoriei RAM, recuperarea datelor, partițiilor, MBR-ului (Master Boot

Record), crearea de back-up, partiționarea, restaurarea back-up-ului, clonarea partițiilor,

modificarea sau crack-uirea BIOS-ului pentru a elimina parola și multe altele. Din multitudinea

de softuri, HDD Regenerator ne va scana și ne va repara bad-urile logice ale unui hard disk.

2.1.3 SMART – Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology

Tehnologie de auto analiză și monitorizare a hard disk-ului, este o tehnologie care ne

prezintă diverse informații, cum ar fi numărul ciclului de porniri/opriri, numărul de ore de

funcționare, temperatura sau dacă s-a apelat la sectoarele de rezervă. Activarea opțiunii de

SMART din BIOS (Basic Input-Output System) nu aduce o scădere a performanțelor. O eroare

SMART trebuie văzută ca un defect, chiar daca hard diskul funcționează încă normal.

2.1.4 Tipurile de interfață ale hard-disk-urilor

Interfața ATA (AT Attachment) își are originea in anii ’80, în epoca de apariție a PC-

ului, original fabricat de către compania IBM (Industry Business Machine). Aceasta interfață a

cunoscut, de-a lungul anilor, diverse standardizări și îmbunătățiri, dar a reușit să păstreze și

compatibilitatea cu echipamentele mai vechi. Practic, dacă dorim să conectăm un hard disk de

câteva sute megabyte, tipic pentru începutul anilor ’90, pe ultima versiune a acestei interfețe, nu

ar trebui să întâmpinăm incompatibilități.








Pag

e16

Fig. 20 Interfața ATA

Interfața SATA (Serial ATA) și-a făcut apariția pe piața calculatoarelor personale

începând cu anul 2003. Primele echipamente SATA au beneficiat de o magistrală capabilă să

gestioneze maxim 150 MB/s. Această magistrală a fost îmbunătățită la o viteza de maxim 600

MB/s cunoscută sub denumirea de SATA 3. Chiar dacă pe aceasta magistrala pot fi transferați

într-o singură secundă peste 600 de MB, hard disk-urile obișnuite nu pot susține transferuri de

date mai mari de 300 de MB/s.








Pag

e17

Fig. 21 Interfața SATA

SCSI (Small Computer SystemInterface) este o interfață folosită în special în sistemele

performante și scumpe, precum serverele. Această interfață a fost alternativa profesionala la

interfața ATA. În momentul de față, interfața SATA oferă facilități care o vreme au aparținut în

exclusivitate doar interfeței SCSI. (de exemplu posibilitatea de decuplare la cald (hot swap) a

unui hard disk).

Serial Attached SCSI (SAS) este un protocol punct-la-punct serial care transferă date la

și de la dispozitive de stocare, cum ar fi hard disk-urile și unitățile de stocare pe bandă. SAS

înlocuiește SCSI mai vechi paralel (Small Computer System Interface, pronunțat "scuzzy"),

tehnologie de magistrală, care a apărut pentru prima dată în mijlocul anilor 1980.

RAID este un acronim de la expresia engleză „Redundant Array of Inexpensive Disks”,

mai târziu redenumită „Redundant Array of Independent Disks”, care înseamnă o configurație

(matrice) de discuri dure (HDD) specială, menită să ofere scurtarea timpilor de acces la date,

precum și toleranță mai bună la erori. La fel ca și discurile dure individuale, matricele RAID sunt

utilizate la stocarea datelor pe calculator. Conceptul RAID combină mai multe discuri dure

(HDD) fizice într-o singură unitate de discuri logică, cu o capacitate de stocare mai mare,

folosind o componentă hardware sau o aplicație software. Soluțiile hardware sunt proiectate cu

scopul de a se prezenta sistemului la care sunt atașate, ca un singur disc dur mare, cu alte

caracteristici de stocare, fără ca sistemul de operare să aibă nevoie să cunoască arhitectura fizică

reală. Sistemele RAID reprezintă o virtualizare a discurilor dure reale înglobate. Soluțiile

http://ro.wikipedia.org/wiki/Acronim

http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83


http://ro.wikipedia.org/wiki/Dat%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Calculator


http://ro.wikipedia.org/wiki/Hardware

http://ro.wikipedia.org/wiki/Software

http://ro.wikipedia.org/wiki/Sistem_de_operare

http://ro.wikipedia.org/wiki/Virtual








Pag

e18

software sunt implementate în sistemul de operare, dar aplicațiile utilizează arhitectura RAID ca

o singură unitate.

Există trei tipuri principale de RAID:

”mirroring” (cu oglindire = stocarea automată a unei copii a datelor pe alte HDD-uri);

"data striping" (date întrețesute = distribuirea datelor pe mai multe HDD-uri);

"error correction" (cu corectarea erorilor, pentru care se prevăd discuri de verificare

suplimentare, care stochează informațiile necesare detectării și corectării eventualelor

erori).

Diferitele niveluri RAID folosesc unul sau mai multe dintre tipurile enumerate mai sus,

în funcție de cerințele sistemului. Scopul principal în folosirea arhitecturii RAID este mărirea

siguranței datelor, importanta pentru protejarea informațiilor critice pentru afaceri, de exemplu o

bază de date a comenzilor date de clienți; sau a măririi vitezei, de exemplu un sistem care

transmite la cerere diverse emisiuni TV către diverși telespectatori online ("TV on demand").

JBOD (derivat de la ”Just a Bunch Of Disks” - doar o înlănțuire de discuri) este o

arhitectură care implică mai multe hard disk-uri. SPAN sau BIG este o metodă de a combina

spațiile libere de pe mai multe hard disk-uri pentru a crea un volum calibrat. O astfel de

înlănțuire este, uneori, numită JBOD.

2.2 Utilizarea utilitarului gratuit HDDScan de diagnosticare a hard disk-ului

HDDScan poate fi descărcat de pe site-ul oficial al utilitarului http://hddscan.com/

(programul nu necesită instalare).

2.2.1 Posibilitățile verificării HDD

Programul suportă:

Hard disk-uri IDE, SATA, SCSI;

Hard disk-uri externe conectate prin USB;

Verifică stick USB;

Verifică și S.M.A.R.T pentru SSD.

http://hddscan.com/








Pag

e19

Fig. 22 Opțiuni HDDScan

HDDScan oferă o interfață simplă: lista pentru a selecta discul care va fi testat, buton cu

imaginea hard disk-ului pe care apăsând se va deschide accesul la toate funcțiile disponibile ale

programului, iar în partea de jos se vizualizează lista testelor rulate și efectuate.

2.2.2 Vizualizarea informațiilor S.M.A.R.T.

Sub discul selectat se află un buton cu inscripția S.M.A.R.T., care deschide raportul de

diagnostic al hard disk-ului sau SSD. Raportul explică totul destul de clar (în limba engleză).

Marcajele cu verde indica valori normale pentru atributele afișate.

Fig. 23 Informații SMART








Pag

e20

De remarcat faptul că unele SSD cu controler SandForce întotdeauna vor afișa marcaj

roșu Soft ECCCorrection Rate – este normal și se datorează faptului că programul vede greșit

una din valorile de diagnosticare pentru acest controller.

2.2.3 Verificarea suprafeței hard disk-ului

Fig. 24 Informații despre suprafața hard disk-ului

Pentru a verifica integritatea suprafeței magnetice a HDD-ului se deschide meniul și se

selectează punctul «Surface Test». Poate fi ales unul dintre cele patru variante ale testului:

Verify – se citește buffer intern fără transfer prin interfața SATA, IDE sau altul. Se

măsoară timpul de operațiune;

Read – se citește, transmite, verifică datele și se măsoară timpul de operațiune;

Erase – programul scrie pe rând blocuri de date pe disc, măsurând timpul de operațiune

(datele din aceste blocuri se vor pierde);

Butterfly Read – similar testului Read, cu excepția modului de citire a blocurilor: citirea

are loc de la începutul intercalat cu sfârșitul dispozitivului și anume, se testeaza blocul 0

și ultimul, apoi – 1 si penultimul și așa mai departe;

Pentru verificarea obișnuită a hard disk-ului pentru erori se alege opțiunea «Read»

(selectat în mod implicit) și se apasă butonul «Add Test». Testul va fi lansat și se va adăuga în

fereastra «Test Manager». Prin dublu-clic pe test poți vizualiza informații detaliate sub formă de

grafic sau harta a blocurilor verificate.








Pag

e21

Fig. 25 Opțiunea Test Selection

Mai pe scurt, orice bloc la care accesul necesită până la 20 ms indică o funcționare în

parametri normali; blocurile cu timpi de acces mai mari indică probleme mai grave și intră în

categoria inacceptabilă și se numesc delay-uri (în traducere încetiniri). Acestea pot duce la

pierderea de date prin coruperea acestora (deteriorarea) sau chiar la erori de sistem de operare și

eventual blocarea – restartarea acestuia. Dacă se constată un număr mare de astfel de blocuri,

hard disk-ul are probleme grave și cum în general situația se agravează în timp, soluția este

salvarea datelor importante și înlocuirea HDD-ului.

Prezența bad-urilor indică deja zone de memorie alterate inutilizabile. Prezența lor ar

trebui monitorizată și în cazul în care, de la test la test, numărul acestora este în creștere, cu

certitudine acel HDD este în continuă deteriorare. Simpla izolare a bad-urilor, pe care

mecanismul intern o poate face automat, este ineficientă în această situație, iar înlocuirea HDD-

ului este imperativă.

2.2.4 Informații detaliate despre hard disk

Daca în meniul programului selectăm punctul «Identity Info», vom putea obține

informații complete despre hard disk-ul selectat: capacitatea discului, moduri de funcționare

suportate, dimensiunea cache, tipul de disc și alte informații.








Pag

e22

Fig. 26 Informații detaliate despre hard disk

Rezumând, se poate spune că pentru un utilizator obișnuit programul HDDScan poate fi

un instrument bun pentru a verifica hard disk-ul de erori și să poată trage unele concluzii despre

starea lui, fără a apela la instrumente de diagnosticare complexe.








Pag

e23

3 Resetarea parolei și/sau a orelor de funcționare ale hard disk-urilor

utilizând interfața și software-ul PC-3000

Activitatea de refurbish a hard disk-urilor implică de cele mai multe ori necesitatea de a

reseta parola unui hard disk și a orelor de funcționare a acestuia. Aceste operațiuni se fac

utilizând interfața hardware și software-ul PC-3000.

Pentru a putea accesa hard disk-ul, prima operațiune este resetarea parolei în cazul în care

aceasta este prezentă.

Pasul 1 – conectarea hard disk-ului la interfața PC-3000.

Pasul 2 – pornim software-ul PC-3000.

Se pornește hard disk-ul apăsând butonul «ATA1» sau «ATA0» în funcție de poziția în

care a fost conectat hard disk-ul la interfața PC-3000.

Se alege manual din listă modelul hard disk-ului sau se apasă butonul «AUTO» pentru

detecția automată a acestuia.

Fig. 27 Alegerea modelului de hard disk








Pag

e24

Dupa detecția hard disk-ului, se pornește utilitarul specific fiecărui producator și model în

parte. Este foarte important acest pas deoarece, dacă se alege greșit utilitarul, acesta nu va

funcționa și operațiunea de resetare a parolei va eșua.

În situația în care am folosit butonul «AUTO», programul selectează automat familia din

care face parte hard disk-ul, fiind necesar doar apăsarea butonului «Utility Start».

Fig. 28 Selectarea automată a familiei hard disk-ului

După pornirea utilitarului, software-ul PC-3000 ne va avertiza că hard disk-ul este

parolat.

Din «Menu» se va selecta «Tests» «Service information» «Work with service area»

«Reset Passwords».








Pag

e25

După resetarea parolei hard disk-ului, va fi necesară o reinițializare a utilitarului hard

disk-ului.

Pentru resetarea la zero a orelor de funcționare, după ce am reinițializat utilitarul hard

disk-ului, se va alge din «Menu», opțiunea «Tests» «User commands» «Clear SMART».

Fig. 29 Resetarea parolei hard disk-ului








Pag

e26

Fig. 30 Reinițializarea utilitarului hard disk-ului

După finalizarea operațiunii de resetare la zero a orelor de funcționare, verificăm dacă

valoarea RAW corespunzătoare pentru «Power ON hours count» din SMART este egală cu zero.

Din «Menu» se selectează «Tools» «View SMART».








Pag

e27

Fig. 31 Verificarea reinițializării








Pag

e28

4 Operațiunile de reparare a hard disk-urilor și recuperare a datelor

efectuate în Clean Room

Cauzele generale a defectării unui HDD se pot împărți în 4 categorii:

1. Defectarea circuitului electronic (denumit PCB) al hard disk-ului.

Fig. 32 Circuit electronic defect

2. Blocarea motorului pentru rotirea platanelor.

3. Defectarea capului de citire – HEAD CRASH

Acest lucru se întâmplă atunci când ansamblul capului de citire/scriere în contact cu

discul platanele. Acest lucru poate fi cauzat de o defecțiune a componentelor interne sau de o

forță fizică, cum ar fi hard disk scapat în funcționare. Contaminarea incintei hard disk-ului (praf

sau de alte particule) este, de asemenea, un motiv pentru un HEAD CRASH. Mai jos este un








Pag

e29

exemplu de astfel de caz, în cazul în care glisorul a sarit chiar de pe ansamblul capului și a dus la

mai multe zgârieturi pe suprafața discului:

Fig. 33 Cap de citire al hard disk-ului

4. Coruperea zonei de sistem a hard disk-ului (SYSTEM AREA - SA)

Acest lucru poate fi cauzat de mai multe scenarii pornind de la oprirea anormala a

calculatorului până la căderi bruște a alimentării hard disk-ului. În acest caz, hard disk-ul nu mai

este deloc detectat de BIOS sau apar hieroglife în locul denumirii și/sau a numărului serial al

acestuia.

5. Coruperea FIRMWARE-ului

Acest caz este foarte rar intalnit. Firmware-ul este software-ul care stă la baza operării

hard disk-ului. Uneori, aceste module din zona service devin deteriorate sau corupte, lucru care

va avea ca rezultat un hard disk inaccesibil. Cea mai mică greșeală în modificarea firmware-ului

poate duce la pierderea de date totale și zero șansa de recuperare.

În situația în care un hard disk s-a defectat și se dorește recuperarea informațiilor de pe el,

de regulă se achiziționează un hard disk idientic (sau un model foarte apropiat din aceeași familie

și care este compatibil) denumit și donator. În funcție de situație, se înlocuiește PCB-ul în








Pag

e30

situația în care acesta este ars iremediabil, înlocuirea ansamblului capurilor de citire/scriere dacă

unul sau mai multe din acestea sunt deteriorate sau a motorului pentru rotirea platanelor în

situația în care acesta este blocat/ars.

Toate operațiunile care necesită dezasamblarea hard disk-ului se efectuează obligatoriu în

CLEAN ROOM.

Înlocuirea PCB-ului

La inlocuirea PCB-ului este obligatoriu să scoatem firmware-ul (cip-ul) hard disk-ului de

pe care dorim să recuperăm datele și să-l înlocuim pe cel al donatorului.

Fig. 34 Înlocuirea PCB-ului








Pag

e31

Înlocuirea ansamblului de capete de citire/scriere

Înlocuirea ansamblului de capete de citire/scriere de pe hard disk-ul donator trebuie

executată cu atenție deoarece riscul de a deteriora unul din capete este foarte mare având în

vedere dimensiunea de câteva sutimi de milimetru a acestora.

Fig. 35 Înlocuirea ansamblului de capete de citire/scriere








Pag

e32

Mutarea platanelor de pe hard disk-ul de pe care dorim să recuperam pe hard disk-ul

donator








Pag

e33

Fig. 36 Mutarea platanelor pe hard disk-ul donator

O atenție deosebită trebuie avută în situația în care hard disk-ul are două sau mai multe

platane. Mutarea trebuie făcută pentru toate platanele în același timp pentru a evita dezalinierea

acestora, lucru care ar face imposibilă recuperarea datelor.

Fig. 37 Mutarea simultană a două/mai multe platane








Pag

e34

5 Ștergerea completă a informațiilor de pe un hard-disk

Ștergerea unor informații “sensibile” de pe un mediu de stocare extern (hard disk, SSD

sau stick USB) necesită existența unor programe specializate pentru astfel de operații. Simpla

ștergere a unui fișier folosind comanda «Delete» din sistemul de operare nu este suficientă

pentru ștergerea completă a conținutului acelui fișier.

În continuare se va lua în considera cazul stocării informațiior pe un hard disc, acesta

fiind mediul de stocare extern care permite memorarea unui număr foarte mare de date.

Elementele componente ale unui hard disc sunt prezentate în Figura 38.

Fig. 38 Structura unui hard disk

Discuri acoperite cu o

peliculă feromagnetică

Cablu pentru

transmiterea datelor de

la capete la placa

electronică

Motor liniar

electrodinamic (voice

coil)

Brat port capete

Axul motorului pentru

antrenarea discurilor

în rotație

Carcasa antivibratii

Placa electronica (aici nu

se vede, vezi Figura 39)

Filtru pentru curățirea

aerului antrenat de

discuri








Pag

e35

Fig. 39 Placa electronică a unui hard disk

Fig. 40 Motorul care antrenează discurile

Infasurarile mororului

care antreneza

discurile

Filtru de aer








Pag

e36

Fig. 41 Platan al unui disc

Pe un disc datele sunt stocate pe unul sau mai multe discuri acoperite cu un material

feromagnetic. Numim fiecare din aceste discuri platane. Cele două sau mai multe platane

existente într-o unitate de disc formează o pilă de discuri. Materialul din care sunt făcute

discurile este aluminiu sau în unele cazuri sticla. Peste materialul feromagnetic este un strat de

material protector. Informația este înscrisă pe ambele fețe ale unui platan.

Informația este organizată pe disc pe piste. O pistă este o zona de pe disc aflată la aceeași

distanță față de centrul discului (vezi Figura 41). Pistele de pe toate fețele pilei de discuri

formează un cilindru.

O pistă este împărțită în sectoare (vezi Figura 4). Mai multe sectoare formează un bloc

sau cluster de sectoare. Dimensiunea uzuală a unui sector este de 512 octeți. Fiecare sector are

un marker de început și un marker de sfârșit de sector.

În ultimii ani, datorită dezvoltării tehnologice se extinde din ce în ce mai mult folosirea

SSD (Solid State Disk). Stocarea datelor se face pe dispositive asemănătoare memoriilor unui

sistem de calcul. Au avantajul unei viteze mult mai mari de acces la date datorită inexistenției

componentelor mecanice în mișcare. Au dezavantajul unui preț destul de mare în comparație cu

Pista

Sector

Cluster de sectoare








Pag

e37

hard discuri clasice de aceeași capacitate (cel puțin deocamdată). Un SSD este prezentat în

Figura 42.

Fig. 42 Solid State Disk

Sisteme de fișiere

Informațiile de pe un system extern de memorare (în cazul nostru hard discul) sunt

organizate în fișiere. Fișierele sunt organizate la rândul lor în foldere (directoare) care la rândul

lor sunt fișiere.

Fiecare sistem de operare are propria sa modalitate de organizare și administrare a

fișierelor. Această modalitate de organizare a fișierelor se numește sistem de fișiere.

Exemple de sisteme de fișiere:

FAT32 – recunoscut de majoritatea sistemelor de operare (unastfel de sistem de fișiere

este pe stick-urile USB);

NTFS – specific sistemului de opearare Windows;

HFS+ − specific sistemului de operare MacOS;

ext3 – specific sistemului de operare Linux.

Fiecare sistem de fișiere are un header de fișier în care sunt stocate diferite informații:

nume, extensie, drepturi de acces, data de creare sau modificare, zone special care conțin

informații despre starea fișierului: șters sau nu.

De asemenea, fiecare sistem de fișiere lucrează cu un tabel în care se regăsesc

informațiile din headerul fișierului.








Pag

e38

La comanda de ștergere data din sistemul de operare, datele nu sunt șterse efectiv de pe

disc se pune numai un marker care indică faptul că spațiul respectiv este disponibil și poate fi

folosit pentru stocarea altor informații. De aceea, dacă informația inițială nu a fost suprascrisă ea

poate fi recuperate cu programe special de recuperare a datelor.

Ștergerea fără posibilitatea de recuperare a datelor se face doar prin suprascrierea datelor.

Există mulți algoritmi de ștergere a datelor prin suprascriere. Mai jos este o trecere în

revistă a câtorva astfel de algoritmi:

US DoD 5220.22-M (3 pass and 7 pass);

NIST 800-88;

NSA 130-1;

German VSITR;

GB HMG Infosec Standard.

DoD 5220.22-M

Metoda DoD 5220.22-M pentru ștergerea datelor este de regulă implementată în felul următor:

Pasul 1: Se scrie zero și se verifică dacă a fost scris

Pasul 2: Se scrie unu și se verifică dacă a fost scris

Pasul 3: Se scrie un caracter random și se verifică dacă a fost scris

NIST 800-88

Metoda NIST 800-88 pentru ștergerea datelor este de regulă implementată în felul următor:

Pasul 1: Se scrie zero pe fiecare sector și se verifică dacă a fost scris

Pasul 2: Se scrie un caracter random pe fiecare sector și se verifică dacă a fost scris

Pasul 3: Se scrie un zero, apoi unu, și apoi un caracter random

NSA 130-1

Metoda NSA 130-1 pentru ștergerea datelor este de regulă implementată în felul următor:

Pasul 1: Se scrie un caracter random pe fiecare sector

Pasul 2: Se scrie un caracter random pe fiecare sector

Pasul 3: Se verifică ultimul caracter random scris.

GERMAN VISTR

Metoda GERMAN VISTR pentru ștergerea datelor este de regulă implementată în felul următor:

Pasul 1: Se scrie de 7 ori fiecare sector cu date în ordinea urmatoare : 0x00, 0xFF, 0x00,

0xFF, 0x00, 0xFF, 0xAA

Pasul 2: Se verifică random ultimul caracter scris








Pag

e39

GB HMG Infosec Standard

Metoda GB HMG Infosec Standard pentru ștergerea datelor este de regulă implementată în felul

următor:

Pasul 1: Se scrie zero și se verifică dacă a fost scris

Pasul 2: Se scrie unu și se verifică dacă a fost scris

Pasul 3: Se scrie un caracter random și se verifică random daca a fost scris

Există programe care realizează ștergerea completă a datelor de pe un hard disc. Astfel

de programe sunt:

– Blancco (www.blancco.com)

– WipeDrive (www.whitecanyon.com)








Pag

e40

6 Testarea sistemelor de calcul tip PC desktop și notebook

Testarea reprezintă o investigație amanuntita realizată cu scopul de a obtine

informatii referitoare la calitatea produsului supus testării. Tehnicile de testare includ, dar nu

sunt limitate la, procesul de execuție a unor programe sau aplicații în scopul identificării

defectelor posibile ale produselor.

Putem considera testarea și ca un proces de verificare și validare a faptului că un produs

corespunde atât cerințelor de utilizare, cât și cerințelor tehnice, că el funcționează și se comportă

conform așteptărilor.

Pentru testarea unui produs se parcurg următoarele etape:

Preluarea produsului

Prima etapă o constituie primirea în custodie a produselor care trebuie testate. Produsele

sunt testate după ce au fost reparate de către electroniști. La preluarea produsului se verifică dacă

acesta a fost introdus în baza de date (CRM).

Verificarea elementelor de carcasă

În această etapă se realizează o verificare vizuală a carcasei calculatorului (fie el de tip

notebook sau desktop) pentru a depista eventualele zgârieturi, crăpături sau elemente lipsă. În

urma acestei verificări, produsul se va încadra într-unul din următoarele grade de integritate

fizică şi functională: A(stare perfecta), A-, B, B-, C (stare f. proastă). În cazul observării unor

defecte acestea vor fi remediate (se vor monta elementele de carcasă care lipsesc sau se vor

schimba elementele defecte, de exemplu: piciorușele de cauciuc de la carcasă sau capace de

șuruburi).

Instalarea sistemului de operare

Pentru fiecare calculator (desktop sau notebook/laptop) instalarea și activarea sistemelor

de operare se va face ținând cont de licențele de pe produsele care se testează. Pentru testare se

vor folosi sisteme de operare care se încarcă de pe dispositive externe de stocare (hard disc

extern, stick usb, cd/dvd) pentru a evita deteriorarea sau pierderea accidentală a datelor

clientului.

La ora actuală cele mai răspândite sisteme de operare sunt:

Windows - un sistem de operare produs de firma Microsoft. Sunt mai multe versiuni ale

acestui system de operare: WindowsXP (pentru calculatoarele mai vechi), Windows7

sau, mai nou, Windows8

Linux – un sistem de operare produs OpenSource (nu este dezvoltat de o companie

anume, orice poate avea acces la sursele acestui system de operare și-l poate îmbunătăți

dacă dorește). Există mai multe distribuții de Linux oferite de diverse companii care au








Pag

e41

realizat diferite dezvoltări ale nucleului sistemului de operare (RedHat, CentOS, Debian,

Ubuntu etc)

MacOS – un system de operare dezvoltat de firma Apple. Îl întâlnim doar pe

calculatoarele produse de această firmă. Și acest system de operare are mai multe

versiuni, cele mai noi fiind; MacOS 10.8 (Mountain Lion), MacOS 10.9 (Mavericks) și

MacOS 10 X (Yosemite).

În afară de acestea au apărut sisteme de operare proiectate special pentru tablete și anume:

Android – un sistem de operare derivate din Linux;

iOS – sistemul de operare care se găsește pe tabletele produse de Apple.

Sistemele de operare folosite la ora actuală pentru sisteme desktop/laptop pot fi pe 32 sau

64 de biți, după procesoarele pe care găsim în sistemele de calcul pot fi pe 32 sau 64 de biți. Un

processor pe 32 de biți este capabil să gestioneze, în registrele sale interne, date stocate pe 32 de

biți. De asemenea el poate gestiona magistrale de adrese de 32 de biți. Ceea ce înseamna că un

astfel de processor poate gestiona cel mult 4GB de memorie.

Pe de altă parte procesoarele de 64 de biți pot stoca în registrele interne date cu o lungime

de 64 de biți și, de asemenea, forma adrese de memorie pe 64 de biți. Ceea ce înseamnă că în

sisteme cu procesoare pe 64 de biți putem gestiona cu mult peste 4GB de memorie.

La rândul lor sistemele de operare pot gestiona date și adrese de memorie formate pe 32

sau 64 de biți. Putem rula un system de operare pe 32 de biți pe un system de calcul care are un

processor de 64 de biți, dar nu și invers (un sistem de operare de 64 de biți pe un system de

calcul cu un processor de 32 de biți).

Cele mai noi versiuni ale sistemelor de operare, indifferent de producător, au atât versiuni

de 32 de biți, căt și versiuni pe 64 de biți. De asemenea aplicațiile care rulează pe un system de

calcul pot fi proiectate să lucreze pe 64 sau 32 de biți. Folosirea sistemelor de operare și a

aplicațiilor pe 64 de biți aduce un plus de viteză la rulare datorită posibilității de prelucrare a unei

cantități mai mari de date pe unitatea de timp.

Pentru instalarea oricărui tip de sistem de operare avem nevoie de kit-ul de instalare.

Lansarea în execuție a kit-ului de instalare permite înscrierea pe discul sistem a unui set de

fișiere (sistemul de operare) care asigură funcționarea sistemului de calcul. Legătura dintre

sistemul de calcul și echipamentele periferice/dispositive externe (monitor, tastatură, mouse,

hard disc, placă grafică, placă de rețea, port USB etc) se face prin intermediul unor programe

specializate numite driver. Acestea asigură “conversația” dintre sistemul de operare și

dispozitivele respective permițând schimbul de informații și comenzi între cele două părți.

Kit-ul oricărui system de operare conține o serie de drivere, dar de cele mai multe ori

producătorul dispozitivului periferic respectiv pune la dispoziția utilizatorului driverele necesare,

precum si, daca este necesar, versiuni actualizate ale acestora.








Pag

e42

Verificarea si testarea tuturor componentelor produselor

Pentru a păstra evidența clară a stării inițiale a sistemului de calcul testat, se notează în

fișa produsului:

producătorul și modelul sistemului de calcul;

tipul și modelul procesorului;

modelul și capacitatea hard disk-ului HDD;

tipul şi capacitatea memoriei RAM;

alte elemente modificabile în configuraţia sistemului instalat (unitate optică, cititor de

card-uri de memorie).

Pentru sistemele mobile, tip laptop, tabletă, MP3/MP4 player, smartphone, un element

important de notat și verificat este bateria.

se va verifica tipul acumulatorului;

codul de producător;

starea de încărcare/descărcare a acestuia;

date despre numărul de cicluri de viaţă parcurse;

dacă celulele mai au capacitatea de a stoca

energie.

Una dintre cauzele importante de defectare a componentelor unui sistem de calcul este

supraîncălzirea dispozitivelor active. În special la sistemele portabile, unde așezarea

componentelor este mai aglomerată într-o carcasă compactă, buna funcționare a sistemului de

răcire este deosebit de importantă. Sistemul de răcire este compus din radiatoare, montate pe

Fig. 43 Baterii de laptop








Pag

e43

componentele care se încălzesc cel mai tare – procesor, chip video, uneori și memorii și hard-

disk-uri – ventilatoare și conducte termice care unesc aceste elemente.

Într-o primă etapă se verifică funcționarea sistemului de răcire, acționând dinafara

carcasei, prin verificarea funcționării ventilatorului, estimarea volumului și temperaturii aerului

evacuat. Dacă volumul de aer evacuat este prea redus și temperatura sa este prea mare (în

comparație cu temperatura mâinii umane) sau ventilatorul nu funcționează de loc, sistemul de

calcul se va transfera electronistului pentru curățare sau înlocuire.

În a doua etapă, se utilizează produse software pentru stresarea componentelor și

măsurarea încălzirii lor; în acest mod:

se realizează testarea plăcilor video dedicate;

se verifică și se testează procesorul;

în anumite cazuri se poate testa și încăzirea HDD.

Pentru sistemele tip laptop, ecranul este o componentă deosebit de importantă.

O primă verificare a sistemului de afișare este calitativă, după cum urmează:

1. Se verifică existența imaginii: lipsa acesteia poate proveni de la chip-ul video sau ecran. Prin

conectarea unui display extern, se verifică funcționarea chip-ului video. Dacă acesta nu

funcționează, sistemul de calcul se va transfera electronistului pentru înlocuirea chip-ului prin

operația de re-balling. Dacă lipsa imaginii este cauzată de ecran, se verifică legătura de pe placa

de bază către display cu cablu panglica; dacă aceasta este bună, sistemul de calcul se va transfera

electronistului pentru depanarea sau înlocuirea ecranului.

2. Dacă imaginea există, se fac verificări superficiale de calitate a imaginii:

se verifică dacă displayul are zgârieturi;

daca lampile interioare de iluminare a ecranului funcționează;

dacă există pete ușor vizibile.








Pag

e44

3. După ce a trecut de aceste verificări, display-ul este testat în detaliu, cu programe specializate,

care permit punerea în evidență a defectelor de mai mare finețe:

pixeli morţi;

pete palide;

puncte;

dacă lămpile interioare cât şi sistemul de alimentare al acestora este în perfectă stare de

funcţionare;

dacă poate reda culorile în parametri normali.

Defectele evidențiate în această etapa sunt notate pentru a fi preluate de către electroniști.

Următoarea etapă se referă la testarea perifericelor:

Testarea tastaturii, unde se va verifica daca toate butoanele, ledurile şi touch-pad-ul

tastaturii sunt funcţionale.

Testarea camerei web a sistemului, cu ajutorul programului oferit de producător.

Identificarea tipului de unitate optică şi testarea funcţionarii acesteia la scriere și citire,

inclusiv verificarea vitezei de acces;

Verificarea sloturilor USB, a integritaţii și funcționalității celorlalte mufe şi butoane;

Verificarea sistemului audio la înregistrare (microfon) și redare (difuzoare);

Verificarea placii video utilizând programe de benchmarking;

Verificarea hard-disk-ului folosind programe de testare a vitezei de transfer și descoperire

a eventualelor sectoare defecte.

Înlocuirea elementelor defecte ușor de schimbat

Memoria RAM este montată pe module interschibabile, având formate și conectori

diferiți:

Fig. 44 Memorii RAM pentru sisteme desktop








Pag

e45

La majoritatea sistemelor notebook, memoria RAM poate fi accesată prin deschiderea

unui capac de mici dimensiuni, fără necesitatea demontării carcasei.

Alte elemente, cum ar fi HDD-uri, ODD-uri, tastaturi, pot fi accesate numai prin

demontarea carcasei:

Înlocuirea HDD este mai facila la sistemele desktop, care au spațiu mai mare în

interiorul carcasei, în jurul monturii de 5,5 țoli sau 3,5 țoli, după tipul HDD:

Fig. 45 Memorii RAM pentru sistemele notebook








Pag

e46

În cazul sistemelor laptop, în carcasă spațiul este mai redus, și HDD sau SSD se extrag

din conector prin deplasare laterală și apoi se pot scoate din carcasă:

Unitățile optice se pot înlocui prin desfiletarea șuruburilor care le montează în carcasă.

Camera web este uzual montată pe rama ecranului, necesitând demontarea acesteia

pentru extragerea webcam:

În cazul în care se constată defecte ce necesită intervenția electronistului, se vor transfera

acestora pentru demontare completă, curățare, depanare LCD, înlocuite circuite integrate (re-

balling), reparație HDD, refacere lipituri imperfecte:








Pag

e47

În caz contrar se trece la etapa următoare, de documentare a activității de testare.

Introducerea în Baza de date (CRM)

Se introduc în baza de date toate specificațiile produsului, particularitățile acestuia (de ex.

gradul de uzură), testele efectuate asupra componentelor sistemului, rezultatlele acestor teste și

se atribuie statusul final: Reparat, Finalizat și Testat.








Pag

e48

7 Depanarea notebook-urilor

7.1 Generalități

Depanarea unui notebook pentru restabilirea unei bune funcționări trebuie să aibă în

vedere principalele simptome ce au cauzat defectarea acestuia. În acest sens, putem identifica

cateva dintre acestea, cum ar fi:

notebook-ul nu pornește deloc;

notebook-ul pornește, dar nu are imagine;

notebook-ul pornește, are imagine pe fundal, dar ecranul nu este iluminat;

notebook-ul pornește, are imagine, dar nu se poate instala sistemul de operare;

notebook-ul pornește, are imagine, se instalează sistemul de operare, însa după instalarea

driverelor sistemul se blochează;

notebook-ul nu funcționează pe baterie;

notebook-ul nu încarcă batería;

tastatura sau touchpad-ul nu funcționează;

notebook-ul nu are sunet;

unul sau mai multe usb-uri nu funcționează;

placa de rețea tip LAN nu funcționează, placa de rețea tip Wireless nu funcționează;

camera web nu funcționează.

Pentru o funcționare normală a unui astfel de echipament și nu numai, un rol important îl

constituie sursa de alimentare care trebuie să furnizeze puterea necesară. Mai mult decât atât,

aceasta sursa are rolul să asigure pe de o parte managementul încarcarii acumulatorilor, iar pe de

altă parte să asigure tensiuni stabilizate destinate alimentării celorlalte componente din interiorul

notebook-lui (placa de bază, procesor, ecran, etc). Deci, în cazul unor defecte de altă natură decât

cea datorată surselor de alimentare, depistarea acestora poate fi facută mult mai ușor și rapid, la

baza având etalonul tensiunilor standardizate. În acest sens au fost dezvoltate noi tipologii de

surse de alimentare care lucrează în comutație cu performanțe deosebite, cunoscute în literatura

de specialitate și sub denumirea de convertoare de curent continuu.

Convertoarele de curent continuu (c.c), care asigură conversia c.c. → c.c. au atât la

intrare, cât şi la ieşire tensiuni şi curenţi continui, de valori diferite. În multe aplicaţii, tensiunea

(sau tensiunile de ieşire) trebuie să poată fi menţinută(e) constantă(e) şi reglabilă(e) în anumite

limite. Îmbunătăţirea performanţelor convertoarelor de c.c. urmăreşte două obiective:

creşterea randamentului de conversie;

reducerea dimensiunilor de gabarit.








Pag

e49

Pentru îndeplinirea primului obiectiv, aceste convertoare au fost concepute să lucreze în

comutaţie. Realizarea lor implică deci utilizarea unui comutator ca un component de bază, care

trebuie să se apropie cât mai mult posibil de un comutator ideal (cădere nulă de tensiune în

conducţie, curent nul la blocare, timpi nuli de comutaţie). Pe de altă parte, necesitatea obţinerii la

ieşire a unei tensiuni continue impune utilizarea unor componente de stocare a energiei, cu

pierderi cât mai mici (condensatoare şi inductoare), care au rolul de a netezi pulsaţiile inerente

datorate modului de lucru în comutaţie. Întrucât aceste componente de stocare reale sunt însoţite

totuşi de pierderi, numărul lor trebuie să fie minim posibil.

Pentru realizarea celui de al doilea obiectiv, trebuie reduse dimensiunile dispozitivelor

electronice de putere, care au rol de comutator, precum şi dimensiunile componentelor cu rol de

stocare. Tehnologiile actuale au permis realizarea unor dispozitive cu raportul gabarit / putere

controlată foarte redus şi cu posibilitatea funcţionării la frecvenţe foarte mari. Utilizarea unor

frecvenţe de lucru ridicate permite micşorarea substanţială a dimensiunilor componentelor de

stocare. Totuşi, creşterea frecvenţelor de lucru conduce la creşterea pierderilor în comutaţie şi,

pentru micşorarea lor, s-a recurs la utilizarea aşa-numitei „comutaţii soft”, care se face, fie la

curent zero, fie la tensiune zero. Comutatoarele se realizează cu tranzistoare bipolare pentru

frecvenţe de lucru de până la 10 – 15 kHz, cu tranzistoare bipolare cu poartă izolată (IGBT)

pentru frecvenţe de până la 50 kHz, iar peste frecvenţe de 50 kHz se folosesc tranzistoare MOS

de putere. Frecvenţa maximă de lucru a atins în prezent valoarea de 10 MHz. Astfel de frecvenţe

implică folosirea unor componente şi tehnici de circuit speciale, iar utilizarea lor este indicată

doar în domenii de aplicaţii unde gabaritul şi greutatea sunt critice.

7.2 Descrierea convertorului buck

Topologiile destinate alimentarii notebook-rilor sunt cunoscuta in literatura de specialitate

sub numele de convertor buck si convertor buck sincron.

Schema convertorului buck se dă în Fig. 46, în care s-a folosit drept comutator un

tranzistor bipolar. Tranzistorul se comandă cu frecvenţa f = 1/T, menţinându-se saturat pe o

durată dT şi blocat pe o durată (1-d )T. S-a notat cu „ d ” factorul de umplere (duty cycle) al

semnalului de comandă al tranzistorului, d < 1 .








Pag

e50

Analiza acestui convertor, cât şi a celor care urmează se va face în următoarele ipoteze

simplificatoare:

tranzistorul şi dioda au rezistenţă nulă în conducţie şi infinită la blocare;

componentele L şi C sunt ideale;

capacitatea C este suficent de mare, astfel încât tensiunea de ieşire V2 să poată fi

considerată constantă.

Fig. 46. Convertor coborâtor (buck sau step down)

Fig. 46.2. Circuitul echivalent al convertorului pe intervalul I ,

dT0,t .

1V iDv

DiQ

D C

QiLiQv

Lv

Ci

2I

R

2V

L

1V

iDv

0i D C

Qi Li Lv

Ci

2I

R

2V

L

2 1

3

Fig. 46.3. Circuitul echivalent al convertorului pe intervalul II,

TdT,t .

1V

Di

C

0iQ Li Lv

Ci

2I

R

2V

L2

1

3

Qv








Pag

e51

Funcţionarea convertorului trebuie analizată în două intervale distincte de timp:

a) intervalul I, în care tranzistorul Q conduce la saturaţie, iar dioda D este blocată, fiind

polarizată invers. Considerând originea de timp în momentul comutaţiei directe a lui Q, acest

prim interval va fi: t 0,dT . În ipotezele simplificatoare enunţate, circuitul echivalent pentru

acest prim interval este cel din Fig. 46.2, putându-se scrie următoarele relaţii:

1 2 , 0,LL

div V V L t dT

dt (1)

1 2 , 0,Q L Lm

V Vi i I t t dT

L

(2)

b) intervalul II, în care tranzistorul Q este blocat, iar dioda D conduce, asigurând

închiderea curentului iL menţinut de la inductanţa L.

Circuitul echivalent pentru acest interval, t dT,T , este prezentat în Fig. 46.3, în care

avem:

2 ,LL

div V L t dT T

dt (3)

2D L LM

Vi i I t dT

L TdTt , (4)








Pag

e52

Ansamblul tranzistor, diodă poate fi privit ca un comutator cu două poziţii, care

conectează bornele 1 şi 2 pe intervalul I de timp şi bornele 1 şi 3 pe intervalul II de timp. Pe

baza relaţiilor (1) – (4), au fost trasate formele de undă din Fig. 47. Forma de undă a tensiunii vL

ne permite să deducem caracteristica de reglaj a convertorului. Deoarece valoarea medie a

tensiunii pe inductanţa L este nulă (VLavr = 0 ), ariile haşurate din Fig. 47 sunt egale.

21 2 2

1

1 1V

V V dT V d T dV

(5)

Fig. 47. Formele de undă ale mărimilor ce intervin în funcţionarea

convertorului coborâtor.

Q

T

Lv21 VV

2V

LMI

LI

LmI

LiLΔi

LMI

LmI

QiDi

t

t

t

tdT








Pag

e53

Caracteristica de reglaj este prezentată în Fig. 48. Se constată că tensiunea de ieşire V2 nu

poate fi decât mai mică în raport cu tensiunea de intrare V1 şi de aici provine denumirea

convertorului. Din relaţia (2), se poate deduce riplul curentului prin inductor ΔiL, dacă se face

particularizarea t = dT.

1 2LM LM

V VI I dT

L

, 11L LM Lm

Vi I I d d

Lf (6)

Maximul acestui riplu se obţine la 1

2d şi are valoarea:

1

max 4L

Vi

Lf (7)

ultima relaţie putând servi la dimensionarea inductorului.

Pentru deducerea solicitărilor în curent ale componentelor, se găseşte iniţial curentul

mediu prin inductor, IL, pornind de la relaţia:

2L ci I i (8)

Trecând acum la valori medii şi ţinând cont că, printr-un condensator ideal în regim permanent,

Icavr = 0, avem:

1

2

V

V

1

1 d

Fig. 48 Caracteristica de reglaj a convertorului coborâtor.








Pag

e54

2 12 2L cavr

V dVI I I I

R R (9)

Deci, curenţii maximi repetitivi prin inductor, tranzistor şi diodă au valoarea:

1111

2 2LM QRM DRM L L

d d VdVI I I I i

R Lf

(10)

Maximul acestei expresii se obţine pentru un factor de umpleri:

1

2

Lfd

R (11)

care, introdus în relaţii (10), ne conduce la :

1max max max

1 2

8LM QRM DRM

V f LI I I

L f R

(12)

Valoarea medie a curentului prin tranzistor va fi:

2

1

0 0

1 1dT dT

Qavr Q L L

d VI i dt i dt dI

T T R (13)

iar valoarea madie a curentului prin diodă:

111 1

1T T

Davr D L L

dT dT

d d VI i dt i dt d I

T T R

(14)

expresie care are un maxim la d = 1/2 de valoare:

1max

4Davr

VI

R (15)








Pag

e55

Din circuitele echivalente din Fig. 46.2 şi Fig. 46.3 se constată că, atunci când conduce Q,

tensiunea inversă pe diodă este V1, iar când conduce D, tensiunea colector – emitor a

tranzistorului Q este tot V1. Aşadar, solicitările în tensiune ale acestor componente sunt:

1QRM DRRMV V V (16)

În relaţiile deduse până în prezent, s-a considerat tensiunea de ieşire, V2, constantă.

În realitate, pentru o valoare finită a capacităţii C, forma de undă a tensiunii de ieşire va fi

cea din Fig. 49. În aceeaşi figură, este prezentată şi forma de undă a curentului prin condensator,

obţinută din relaţia:

2c L L Li I i I i (17)

deci riplul curentului prin condensator este L

i . Deoarece forma curentului prin condensator este

constituită din segmente de dreaptă, forma de undă a tensiunii pe condensator, v2, va fi

constituită din segmente de parabolă. Pentru deducerea riplului 2

v , observăm că pe armăturile

condensatorului se acumulează sarcină electrică pe intervalul 21

t,tt .

Cantitatea de electricitate este egală cu aria haşurată în Fig. 49 deoarece:

QdT T

CiLΔi

t

t

t

LΔv2v2V

2

Li

2

Li

1t2t 3t

Fig. 49. Formele de undă ale curentului prin condensator şi

tensiunea de ieşire dacă C are valoare finită.








Pag

e56

2

1

1

2 2 2 4

t

L Lc

t

i T idT dQ i dt T

(18)

Introducând expresia riplului L

Δi , dată de relaţia (6), în (18), obţinem:

1

2

1

8

d d VQ

Lf

1

2 2

1

8

d d VQv

C LCf

22

2

2

1

2

cd fv

V f

(19)

în care 1

2cf

LC

Relaţia (19) poate fi folosită pentru dimensionarea capacităţii C. Dacă cf f , riplul

tensiunii de ieşire este redus.

Principalul avantaj al convertorului coborâtor îl constituie simplitatea schemei. El

prezintă însă următoarele dezavantaje:

tensiunea de ieşire nu poate fi decât mai mică faţă de tensiunea V1 a sursei de intrare;

curentul debitat de sursa V1, iQ are o formă de undă puternic pulsatorie (Fig. 49), cu

fronturi abrupte, care produc interferenţa electromagnetică de conducţie (EMI), ce

cauzează serioase neajunsuri.

7.3 Controlul PWM al convertorului buck

În prezent, majoritatea regulatoarelor PWM sunt realizate pe un singur circuit integrat.

Principiul de control PWM împreună cu formele de undă aferente, sunt prezentat în Fig.50.








Pag

e57

Fig. 50. Principiul de control PWM al convertorului buck.

Modulatorul PWM constă dintr-un generator în dinţi de ferăstrău (saw-tooth generator),

un amplificator de eroare şi un comparator. Frecvenţa generatorului poate fi setată prin alegerea

corespunzătoare a valorilor pentru o reţea RC, care este constantă. Amplificatorul de eroare

compară tensiunea de referinţă şi semnalul de reacţie. Semnalul de reacţie este obţinut printr-o

divizare a tensiunii de ieşire, pe sarcină. De exemplu, dacă Vf este semnalul de reacţie, Vref este

tensiunea de referinţă şi Vf =βVa ,deoarece Vf =Vref, rezultă ca Va = Vref /β

Ieşirea amplificatorului de eroare este comparată cu formă de undă în dinţi de ferestrău şi

când aceasta este mai mare decât valoarea dintelui de ferestrău, ieşirea comparatorului este în

”1” logic, şi comutatorul este comandat în poziţia ON. Iar când comparatorul este în starea ”0”

logic, comutatorul este deschis (OFF state).

Dacă tensiunea de ieşire tinde să crească, tensiunea de reacţie va creşte peste tensiunea

de referinţă, tensiunea de ieşire a amplificatorului de eroare va scădea şi astfel durata de timp

pentru care comparatorul rămâne în ”1” logic va scădea. Se reduce factorul de umplere ,,d” a

comenzii comutatorului, iar tensiunea de ieşire va scădea. Astfel, tensiunea de ieşire va apărea

constantă, menţinută de reacţia negativă la valoarea dorită.

Aplicaţia practică, prezentată în continuare, foloseşte pentru comandă circuitul integrat

MC34166 produs de compania ON Semiconductor şi are următorii parametri:

tensiune de alimentare: 7,5V – 40V;

curent de standby redus;

limitare de current;

curent de ieşire până la 3A;

ton

toff

T

ON

OFF

ON

t

t

va

vr

d

Semnal VPWM

+

-

Vref

-

+

Vf

semnal reactie

Generator in dinţi de ferăstrău

Sawtooth wave generator

Amplificator de eroare

va

vr

PWM Comparator

Bloc comutator

tranzistor de putere

Switching controller

Semnal VPWM

OFF

+








Pag

e58

tensiune de ieşire reglabilă;

referinţă de tensiune internă cu precizie de 2% (1,25V);

În Fig. 51 se dă schema internă a circuitului integrat MC34166, iar în Fig 52 se dă

schema electronică a convertorului buck.

Fig. 51. Schema internă a circuitului integrat MC34166

Circuitele din seria MC34166, MC33166 sunt regulatoare pentru sursele în comutaţie de

performanţă, cu frecvenţă de comutaţie fixă, şi au integrate funcţiile primare necesare în

controlul convertoarelor de c.c.- c.c. Această serie a fost proiectată pentru a fi utilizată cu un

număr minim de componente pentru convertoarele buck (coborâtoare), dar pot fi utilizate eficient

şi în cadru altor tipuri de convertoare.

Circuitul conţine: o sursă de tensiune de referinţă compensată termic, un oscilatorul pe

frecvenţă fixă de 72kHz, construit cu componente interne. Circuitul este prevăzut să asigure

protecţie cu limitarea curentului prin comutator la fiecare ciclu de oscilaţie, blocare la tensiune

mică (cu histerezis) la intrare şi stingere automată la temperaturi mari. De asemenea este

prevăzut un regim de lucru de tip stand-by, în care curentul de alimentare este limitat la 36µA.

+

Oscilator

PWM

+-

S

R

Q

+-

ILIMIT

Q1

4

2

UVLO

-

3 5

1

+

+

EA

-+

Protectietemperatura

Referinta

5.05V

Vcc

Vout

Vr

COMPGND








Pag

e59

Fig. 52. Schema convertorului buck realizata cu circuitului integrat MC34166

Curentul maxim prin comutator este limitat la 3.0A pentru MC34166 şi la 5.0A la

MC34167. Tensiunea de al ieşire este menţinută constantă la valoarea de 5.05V, în cazul în care

nu se foloseşte o divizare externa. Factorul de umplere a semnalului de comandă a

comutatorului, poate fi reglat de la 0 la 95%.

Curentul maxim prin tranzistorul comutator este limitat pentru fiecare perioada a

oscilatorului. Fiecare ciclu din funcţionarea convertorului este tratat ca o situaţie independenta.

Limitarea curentului se face prin monitorizarea curentului, care creşte pe durata de conducţie a

acestuia. Imediat ce se detectează un supracurent, tranzistorul se blochează şi rămâne în această

stare pe întreaga perioadă de funcţionare a convertorului.

Curentul de colector se compară cu un anumit curent de prag (fixat în cazul de faţă la

3.4A) şi când este depăşit acest curent, bistabilul RS este resetat.

Vo

5.05V/

3,0A

+

Oscilator

PWM

+-

S

R

Q

+-

ILIMIT

Q1

4

Vin +12V

+

Cin

330

2

UVLO-

C F0.1

3 5RF

68k

R13.3k

1

R 2

6.8k

+

+

C0

2200

EA

-+

+

I0

Protectie

temperatura

Referinta

5.05V

D1

L

190µH

1N5822








Pag

e60

Amplificatorul de eroare are un câştig de 80dB şi o bandă de frecvenţă da 600kHz cu 70

de grade a rezervei de faza. Intrarea neinversoare este legată la tensiunea de referinţă de 5.05V.

Tensiunea de referinţă este aleasa de 5.05V pentru a obţine 5.0V pe sarcină, astfel încât să fie

compensată căderea de tensiune de 50mV pe cabluri şi conectoare ale sarcinii.

Pentru obţinerea unor tensiune mai mare de 5.05V, este necesară o rezistenţă

suplimentara R1 (Fig.52), care formează cu rezistenţa R2 o reţea de divizare a tensiunii de

reacţie. Astfel se obţine o tensiune de ieşire data de ecuaţia;

2

1

5.05 1out

RV

R

(20)

În Tabelul 1 sunt prezentate performanţele convertorului buck:

Tabelul 1

MĂRIMI TESTATE CONDIŢII REZULTATE

VARIAŢIA VOUT VIN=8.0V-36V, I0=3.0A 5.0mV = 0.05%

VARIAŢIA VOUT VIN=12V, I0=0.25A-3.0A 2mV = 0.02%

RIPLUL TENSIUNII VOUT VIN=12V, I0=3A 10 mVpp

CURENTUL DE SCURT

CIRCUIT VIN=12V, RL=0.1 4.3A

RANDAMENTUL VIN=12V, I0=3A 82.8%

7.4 Convertorul buck sincron

Un pas important în dezvoltare convertoarelor de curent continuu, o reprezintă creşterea

randamentului acestora. O metodă de creştere a randamentului, o constituie dublarea diodei

rapide Schottky cu un tranzistor MOS de putere, în scopul obţinerii unei căderi de tensiune

pe aceasta cât mai mică. Căderea de tensiune pe o diodă Schottky în conducţie este de

aproximativ 0,3V, iar căderea de tensiune pe un tranzistor MOS în conducţie, depinde de

curentul care circulă prin acesta. Chiar şi la un curent mai mare, tot mai avantajos este utilizarea

tranzistorului MOS, dar obligatoriu să existe şi dioda Schottky în paralel pentru o închidere

rapidă a curentului de sarcină.








Pag

e61

În Figura 53.a), este prezentată schema convertorului buck clasică, iar în Figura 53.b)

este prezentată schema convertorului buck sincron.

Fig. 53.a) Convertor coborâtor (buck sau step down); 53.b) buck sincron

Funcţionarea unui convertor buck sincron este identică cu a unui convertor buck clasic,

cu precizarea că, pe durata blocării tranzistorul Q1, pentru un convertor buck clasic, curentul de

sarcină se închide prin diodă, iar pentru convertorul buck sincron, curentul de sarcină se închide

prin tranzistorul Q2.

Pentru creşterea performanţelor şi eliminarea neajunsurilor datorate tehnologiei MOS

standard, se recomandă utilizarea tranzistoarele Q1 şi Q2 realizate în tehnologie HDTMOS. Sau

adus în acest fel, îmbunătăţiri importante în scăderea căderii de tensiune pe tranzistor în

conducţie şi realizarea unei diode parazite interne mai rapide.

Tot în vederea creşterii performanţelor convertoarelor, sau adus îmbunătăţiri şi la metoda

de comandă a tranzistorului comutator. Au apărut tehnici de comandă din ce în ce mai

sofisticate, care ţin cont de mulţi parametri, mai ales dacă convertoarele sunt utilizate în aplicaţii

precum alimentarea microprocesoarelor. În acest sens, comanda convertoarelor se poate face şi

cu un factor de umplere care poate varia în funcţie de dinamica tensiunii de intrare, păstrând în

schimb constantă tensiunea de la ieşire, sau mai mult decât atât, odată cu prescrierea unei noi

tensiuni de intrare, tensiunea de la ieşire se modifică în funcţie de prescrisă. O astfel de comandă,

se adresează în primul rând alimentării microprocesoarele care nu au nevoie de o alimentare

Q1 canal -P

D1

Schottky

L

C RS Vout

Vin Circuit de

comandă

++

-

-

Q1 canal -P

D1

paralel

Schottky

L

C RS Vout

Vin Circuit de

comandă

++

-

-

Q2

canal -N








Pag

e62

constantă, deoarece la aplicaţii uşoare, sau atunci când procesorul este în stad-by, tensiunea de

alimentare pe acesta, poate să scadă până la o anumită valoare, neinfluienţând cu nimic buna

funcţionare a acestuia. Soluţia de alimentare abordată, constituie un avantaj prin faptul că, în

acest fel se reduce puterea disipată de microprocesor când acesta se află în starea de stand-by.

Marile firme producătoare de circuite electronice, au lansat pe piaţă circuite integrate

dedicate comenzii convertoarelor. Strategiile utilizată în comanda convertoarelor, folosesc cel

mai des principiul modulaţiei impulsurilor în durată PWM (MID) şi oferă un avantaj major în

sensul că, elementul cu rol de comutator poate controla şi menţine constantă tensiunea de la

ieşirea chiar dacă sunt variaţii ale tensiunii de intrare. Acest mod de abordare, cu privire la

tehnica de comandă, nu este agreat atunci când convertorul este destinat alimentării

procesoarelor, deoarece în situaţia dată, tensiunea de ieşire care este tensiunea de alimentare a

procesorului nu poate fi modificată, lucru absolut necesar de exemplu când ne află în starea

stand-by.

Unele firme producătoare de circuite, printre care şi firma MOTOROLA a căutat soluţii

pentru rezolvarea acestei probleme şi în acest sens, au realizat circuitul integratul MC33470 care

permite modificarea tensiunii de ieşire prin aplicarea de nivele logice direct circuitului integrat.

Sigur că şi alte firme şi-au adus aportul pentru această problemă, de exemplu firma MICREL în

realizarea integratului MC2182.

7.5 Circuitul integrat MC33470

MC33470 este un circuit integrat destinat surselor în comutaţie cu tensiune de ieşire

programată digital, utilizat pentru alimentarea procesoarelor, a modulelor cu tensiune de

alimentare variabilă şi în general în aplicaţii ce necesită un control bun al tensiunii de ieşire

utilizând cât mai puţine componente externe.

Acest circuit are trei caracteristici principale:

Prima, se referă la comparatoarele de mare viteză ce monitorizează tensiunea de ieşire;








Pag

e63

A doua, se referă la înhibarea tensiunii de ieşire, în momentul în care se defectează una

sau mai multe componente externe, în timp ce integratul rămâne alimentat;

A treia, se referă la existenţa a două blocuri (drivere) de ieşire ce permit circuitului o

eficienţă optimă.

Circuitul este ideal pentru alimentarea calculatoarelor, bunurilor de larg consum,

echipamentelor industriale unde acurateţea, eficienţa şi performanţele sale optime sunt necesare.

Structura internă a integratului este prezentată în Figura 54:

Blocurile componente ale circuitului sunt:

Oscilatorul;

Fig.54 Circuitul integrat MC33470








Pag

e64

Blocul MID (PWM);

Amplificatorul de eroare şi tensiunea de referinţă;

Driverele de ieşire;

Limitare de curent şi pornire lină;

Protecţie la supraîncălzire.

Circuitul integrat MC33470 este produs în tehnologie monolitică, cu frecvenţă fixă de

comutare, special utilizat în convertoare de curent continuu.

Oscilatorul – frecvenţa oscilatorului este programată intern la 300kHz. Dacă, curentul

prin sarcină creşte, factorul de umplere al semnalului de la ieşirea oscilatorului scade cu maxim

95. În timpul descreşterii formei de undă a dintelui de ferăstrău, oscilatorul generează un puls

intern determinând blocarea MOSFET-ului G1. Valoarea de vârf a formei în dinte de ferăstrău

este de 2,5V, iar cea de vale de 1,5V.

Blocul PWM conţine un comparator cu intrarea inversoare legată la ieşirea

Amplificatorului de Eroare, iar intrării neinversoare se aplică pulsuri de tensiune de la oscilator.

Dacă, nivelul de tensiune al dintelui de fierăstrău este mai mare decât ieşirea Amplificatorului de

Eroare, bistabilul de ieşire se resetează, ceea ce determină blocarea tranzistorului G1 şi intrarea în

conducţie a tranzistorului MOSFET G2 pe durata rampei oscilatorului. Bistabilul este necesar

pentru evitarea apariţiei altor pulsuri, în timpul unei perioade a oscilatorului.

Intrarea de reacţie, de la pinul 6 este aplicată intrărilor a două comparatoare pereche de

mare viteză. Intrările comparatoarelor sunt legate la potenţiale de 0,96 Vref şi 1,04 Vref pentru a

prevedea un răspuns optim la modificarea sarcinii. Când tensiunea de la ieşire, pe sarcină, se

modifică cu 4, comparatoarele de mare viteză, fac ca factorul de umplere să scadă la zero sau

să crească la maxim pentru a menţine tensiunea la ieşire constantă.

Dacă tensiunile de alimentare Vcc (5V) şi PVcc (12V) scad sub valorile de 4,0V şi 9,0V,

driverele ce comandă MOSFET-urile, se blochează , ceea ce determină ca tensiunea de ieşire să

fie nulă.








Pag

e65

Amplificatorul de Eroare şi Tensiunea de referinţă (Vref) – Amplificatorul de Eroare

este tip transconductanţă, având valoarea de ieşire de 800. Aplificatorul transconductanţă are

coeficient de temperatură negativ şi are valoare tipică de 868 la 00C şi 620 la 125

0C la

temperatura joncţiunii. Amplificatorul conţine un etaj cascodă care determină impedanţa tipică

de ieşire de 3M. Câştigul în tensiune al Amplificatorului de Eroare este de 67dB. Bucla externă

de compensare este necesară pentru stabilitatea convertorului. Componentele pentru compensare

sunt conectate între pinul de compensare şi masă. Intrarea inversoare a Amplificatorului de

Eroare este legată la pinul de reacţie şi la o sursă de curent de 20A până la masă. Sursa de

curent produce un offset de 24mV, când un rezistor extern de 1,2K este plasat între tensiunea

de ieşire şi pinul de reacţie. Tensiunea de offset de 24mV permite ca, încărcarea dinamică a

sarcinii să fie mai mare, fără ca tensiunea de ieşire să iasă din toleranţa specificată. Offsetul

poate fi crescut când creşte şi valoarea rezistenţei de reacţie şi poate fi eliminat conectând pinul

de reacţie direct la tensiunea de ieşire.

Circuitul care generează Tensiunea de Referinţă are coeficient de temperatură scăzut.

Tensiunea de referinţă este ieşirea unui convertor Digital-Analog. Controlând biţii VID0

VID4, se controlează offsetul şi în final valoarea tensiunii de referinţă. Deci, tensiunea de

referinţă şi tensiunea de ieşire pot fi programate digital conectând pinii VID la MASĂ pentru “0”

logic, sau la pinul de ALIMENTARE (5V) pentru “1” logic. Tipic “1” este recunoscut la o

valoare mai mare de 0,67Vcc , iar “0” la o valoare mai mică de Vcc/3.

Driverele de ieşire sunt proiectate să comute tensiuni de maxim 18V şi un vârf de curent

de drenă de 2.0A, sunt notate cu G1 respectiv G2, având rol de a comanda MOSFET-urile de

ieşire cu canal N. Momentele de conducţie sunt defazate intern existând un timp de întârziere

tipic de 100nS dintre, de exemplu, comanda de blocare a lui G1 şi conducţia lui G2, pentru a evita

sub orice formă conducţia celor două tranzistoare simultan.

Limitarea de curent şi Pornirea lină – Circuitul de pornire lină este utilizat, atât la

punerea în funcţiune (nepemiţând creşterea bruscă a tensiunii de ieşire) cât şi ca, circuit de








Pag

e66

limitare a curentului. Un singur condensator extern şi o sursă internă de curent de 10A,

controlează rata de creştere a tensiunii de la ieşirea amplificatorului de eroare. Timpul de

conducţie al tranzistorului G1 va creşte odată cu creşterea tensiunii de pe condensatorul extern,

de la valoare de 0.5V la 1.5V, moment în care dioda internă se blochează şi tranzistorul intern va

fi comandat în funcţie de necesitate. Condiţia de supracurent este detectată de un amplificator de

curent limitator. Circuitul amplificator de curent limitator este activat în clipa în care tranzistorul

G1 este comandat. Amplificatorul limitator de curent, compară căderea de tensiune Drenă Sursă a

MOSFET-ului de la pinu Ifb cu tensiunea de la pinul Imax. Deoarece curentul intern absorbit Imax

= 190A, pragul depăşire de curent este programat de un rezistor extern. Limitarea de curent

poate fi determinată cu următoarele relaţii:

0 ( ) ( )

(max) 1

max

,2

riplu L MAX DS ON

L

I I I RI iar R

I

(21)

unde: I0 este curentul maxim de încărcare, iar Iriplu este curentul vârf la vârf prin bobină.

Intrarea OUTEN şi ieşirea OT – Controlul deschis/închis al integratului MC33470 poate

fi implementată cu pinul OUTEN. Aplicând “1” la pinul OUTEN, integratul va funcţiona

normal. Pinul OUTEN poate fi folosit ca prag pentru a determina supraîncălzirea. Conectând un

termistor cu coeficient negativ de temperatură la pinul OUTEN, aşa cum este arătat în Figura 55,

împreună cu RS formează un divizor de tensiune. Tensiunea pe divizor va descreşte când

temperatura pe termistor va creşte. Deasemenea, termistorul trebuie conectat la partea cea mai

fierbinte din circuit. Când tensiunea de la pinul OUTEN, are o valoare mai mică de “1”, pinul

OT al integratului va comuta de la valoarea “1” la valoarea “0”, anunţând o funcţionare

defectuasă. Dacă tensiunea de la pinul OUETN scade sub 1,7V, amândouă drivere G1 şi G2 vor fi

blocate. În figura 13.4 este prezentată schema electronică a unui convertor buck sincron utilizând

circuit de comandă integratul MC33470.








Pag

e67

Circuitului prezentat în Figura 56 urmăreşte

principiile de realizare şi funcţionare a

convertorului buck sincron, expuse la începutul

prezentării. Dacă pe partea de comandă sunt

furnizate semnale adecvate conform strategiei PWM

şi riguros controlate datorită facilităţilor oferite de

integrat, pe parte de forţă sunt prezente unele

modificări, cum ar fi, înlocuirea celor două

tranzistoare de tip MOS din schema clasică cu câte

două tranzistoare de acelaşi tip dar conectate în

paralel. Acest fapt nu este un dezavantaj ci din

contra, faciliteaza pe de o parte obţinerea unor curenţi de sarcină de valoare ridicată, iar pe de

altă parte determina scădere rezistenţei între drenă-sursă în starea de conducţie a tranzistoarelor.

Tipul capacităţii conectată în paralel cu sarcina este ales după rezistenţa serie efectivă

(ESR). Pentru creşterea performanţei regulatorului integrat, capacitate de la ieşire este înlocuită

cu câteva capacităţi conectate în paralel de valoare mai mică şi astfel rezistenţa serie efectivă

este micşorată.

OUTEN

OT

Vcc

Vcc

10K

Rs

NTCThermistor

MC33470

fig.10Fig. 55








Pag

e68

.

Fig. 56. Convertor buck sincron destinat alimentarii procesorului








Pag

e69

În Tabelul 2 este prezentată evoluţia tensiunii de la ieşire în funcţie de nivelele logice

atribuite intrărilor VID0-VID4.

Tabelul 2

VID4 VID3 VID2 VID1 VID0 VOUT

0 1 1 1 1 -

0 1 1 1 0 -

0 1 1 0 1 -

0 1 1 0 0 -

0 1 0 1 0 -

0 1 0 0 1 -

0 1 0 0 0 -

0 0 1 1 1 -

0 0 1 1 0 -

0 0 1 0 1 1.8

0 0 1 0 0 1.85

0 0 0 1 1 1.9

0 0 0 1 0 1.95

0 0 0 0 1 2

0 0 0 0 0 2.05

1 1 1 1 1 NO.CPU

1 1 1 1 0 2.1

1 1 1 0 1 2.2

1 1 1 0 0 2.3

1 1 0 1 1 2.4

1 1 0 1 0 2.5

1 1 0 0 1 2.6

1 1 0 0 0 2.7

1 0 1 1 1 2.8

1 0 1 1 0 2.9

1 0 1 0 1 3

1 0 1 0 0 3.1

1 0 0 1 1 3.2

1 0 0 1 0 3.3

1 0 0 0 1 3.4

1 0 0 0 0 3.5








Pag

e70

SURSĂ DE ALIMENTARE ÎN COMUTAŢIE PC(AT) CU TL494

În ultimii ani, au apărut o serie de circuite integrate monolitice pentru controlul surselor de

putere cum ar fi TL494, MC3842,etc. Unul dintre acestea este şi TL494( produs de Texas

lnstruments), care asigură funţiile necesare controlului şi protecţiei unei surse în comutaţie .

TL494 a simplificat multe din problemele de design utilizând o arhitectură unică, reducând

considerabil numărul componentelor necesare pentru design-ul complet al sursei. În Figura 57 este

prezentată structura internă a integratului TL494.

Circuitul integrat TL 494 conţine următoarele blocuri interne:

Sursa de referinţă de 5 Vcc;

Oscilatorul;

Controlul “dead-time” / comparatorul PWM;

Amplificatorul de eroare;

Circuitul logic de ieşire;

Bistabilul flip-flop, tip D;

Tranzistoarele de ieşire Q1 si Q2;

Două comparatoare (cu histerezis) UV Lockout, care determină blocarea impulsurilor

de comandă când tensiunea de alimentare este prea mică

TL494 este un circuit de comandă care foloseşte strategia de modulaţie a impulsuri in

durată (PWM) cu frecvenţă fixă. Semnalul de comandă PWM este în concordanţă cu formele de

undă de ”dinte ferăstrău” (sawtooth), generat intern de către un oscilator ,a cărui frecvenţă este

dictată de către condensatorul CT şi rezistenţa RT şi semnalul de control Feedback PWM..

Nivelul semnalelor la ieşirile tranzistoarelor Q1 şi Q2 sunt în starea ,,high,,, doar în

momentele de timp când amplitudinea semnalului triunghiular este mai mare decât nivelul

semnalului de control.

Fig.57 Circuitul integrat TL 494








Pag

e71

În Figura 58 sunt reprezentat grafic: semnalul furnizat de oscilator VCT (dinte de

fierăstrău) care fixează frecvenţa semnalului de comandă PWM, semnalul de control(Feedback

PWM Comp), semnalul de control al timpului mort (Deadtime Control), semnalul de Clock,

semnalul de la ieşirile bistabilului flip-flop de tip D şi semnalele furnizate la ieşirea circuitului

integrat TL494 pe emitoarele tranzistoarelor Q1 şi Q2.

Analizând formele de undă din Figura 58 se constată că dacă nivelul semnalului de

control creşte, timpul de blocare pentru tranzistoarele ”drivere” Q1 şi Q2 va scădea, ceea ce va

avea ca efect creşterea tensiunii de iesire. Trebuie specificat că integratul a fost conceput special

pentru realizarea comenzii convertoarelor push-pull, dar pote funcţiona şi în alte tipuri de

aplicaţii (dacă utilizatorul doreşte acest lucru) şi cu un singur ,,driver” de ieşire. De aceea,

comanda lui Q1 se face comparând semnalul de control cu primul dinte al semnalului în dinte de

fierăstrău, apoi cu al trei-lea, al cinci-lea, etc, (impropriu zis, pe dinţii impari: 1, 3, 5, etc ),

respectiv comanda lui Q2 are loc prin comparare pe dinţii pari (2, 4, 6, etc). Acest lucru

par/impar a fost posibil datorită existenţei bistabilului de ieşire de tip D (flip+flop). În final,

putem preciza faptul că semnalele de la ieşirea integratului sunt condiţionate de tensiunea de la

pinul 13(Output Control).

VCT

D e a d t i m e C o n t r o l (controlul timpului mort) Fe e d b a c k P W M C o m p.

F lip -F lo p

C lo ck Inp u t

F lip -F lo p

Q

F lip -F lo p

Q

Iesire emitor

Q 1

Iesire emitor

Q 2

Output

Control

Fig.13

11

1 2 3 4 5 6 7

Fig. 58








Pag

e72

Ca şi date importante de catalog putem menţiona: tensiunea de alimentare VCC cuprinsă

între 7-40V, curentul de colector ICQ1, ICQ2 pe fiecare tranzistor în parte de maximum de 200mA,

frecvenţa de oscilaţie fOCT între 1-200kHz.

În Figura 59 este dată schema convertor în punte semicomandată (utilizată la realizarea

surselor în comutaţie pentru PC de tipul ATX, 200W).

Alimentarea sursei în comutaţie şi a sursei ”second power supply” de la tensiunea de

220V se face prin intermediul unui filtru realizat cu C1, R1, T1, C4, T5 urmat de puntea redresoare.

Pentru filtrarea liniilor de legătură, dintre sursa de alimentare şi restul circuitului atunci când

apare zgomot de mod comun sau al celui de masă, se folosesc bobine de şoc bifilare. Cele două

înfăşurări, realizate pe miez comun, formează un transformator de bandă largă T5, care va

permite parcurgerea sa de către curenţi de valori diferite şi sensuri opuse şi va supresa curenţii de

valori inegale şi de sens contrar.

Atunci când curenţii, opuşi ca sens, sunt egali în miez nu apare flux magnetic, ceea ce

permite ca acestora să nu se opună nici o inductanţă la trecerea prin conductoarele de alimentare.

Dacă curenţii sunt inegali, datorită fluxului magnetic care apare prin miez, lor li se va opune o

inductanţă care îi va aduce la valori egale. La o funcţionare normală miezul nu este supus

fenomenului de saturare

Varistoarele Z1 şi Z2 asigură protecţia la supratensiunea sursei de alimentare. Termistorul

NTCR1 limitează curentul absorbit de la reţea până când condensatoarele C5 şi C6 sunt încărcate.

Incărcarea condensatoarele C5 şi C6 la valoarea de aproximativ 300V se realizează după

conectarea tensiunea de alimentare. Rezistoarele R2 şi R3, asigură descărcarea acestor capacităţi

la deconectarea sursei în comutaţie.

Funcţionarea sursei ,,second power supply” este controlată de tranzistorul Q12 şi

furnizează în secundarul transformatorului T6 cu priză mediană două tensiuni. Una din aceste

tensiuni este stabilizată la valoarea de 5V cu ajutorul circuitului IC3 şi folosită în continuare

pentru controlul ,,turn-on,, a sursei în comutaţie, cealaltă tensiune nestabilizată se foloseşte la

alimentarea cicuitului IC1-TL494 (pinul 12) şi controlul tranzistoarelor Q3 şi Q4. Când sursa în

comutaţie este activă tensiunea de alimentare a circuitului IC1 este prelevată de la ieşirea de

+12V prin intermediul diodei D.

În modul de funcţionare ,,stand-by” sursa în comutaţie este blocată datorită unui potenţial

pozitiv, aplicarea pe pinul „PS-ON” luat prin intermediul rezistorului R23 de la ieşirea sursei

,,second power supply”. Cu potenţialul de +5V aplicat la PS-ON, tranzistorul Q10 va fi în

conducţie, deasemenea Q1 va fi şi el în conducţie iar tensiunea de referinţă de +5V se aplică de

la pinul 14 a circuitului IC1 la pinul 4 (Deadtime Control) a aceluiaşi integrat. În aceste condiţii,

circuitul integrat este total blocat, iar tranzistoarele Q3 şi Q4 sunt în conducţie scurtcircuitând

primarul transformatorului auxiliar T2. Datorită acestui scurt circuit, nu va exista tensiune pentru

comanda tranzistoarelor de putere Q1 şi Q2 şi implicit nici tensiune la ieşirea sursei în

comutaţie.Valoarea tensiunii aplicate la pinul 4 conduce la modificarea laţimii impulsurilor de

comandă PWM şi anume, dacă această valoare este zero atunci se pot obţine pulsuri cu lăţimea

cea mai mare, dacă tensiunea este de +5V impulsurile de comandă PWM dispar.








Pag

e73

Funcţionarea sursei în comutaţie este determinată de apasarea butonului de pornire a

calculatorului. Prin aceasta pinul PS-ON este conectat la masă, tranzistoarele Q10 şi Q1 sunt

blocate. Capacitatea C15 începe să se încarce prin R15 şi prin intermediul lui R17 tensiunea de la

pinul 4 începe să scadă până atinge valoarea zero. Datorită acestui fapt, laţimea impulsurile de

comandă cresc foarte repede iar sursa în comutaţie începe să funcţioneze.

Controlul şi funcţionarea normală a sursei este realizată de catre IC1-TL494. Din schema

se observă că, atunci când tranzistoarele Q3 şi Q4 sunt în conducţie, tranzistoarele de putere Q1 şi

Q2 sunt blocate. Curentul luat prin R46, D14 şi înfăşurarea primara a transformatorului T2, va

determina apariţia unei tensiuni în secundarul acestuia şi implicit în baza tranzistorului de

putere. Datorită reacţiei pozitive existente, tranzistorul se va satura foarte repede. Dacă

impulsurile de comandă de la ieşirea integratului dispar, Q3 şi Q4 sunt în conducţie, primarul

transformatorului este scurtcircuitat, reacţia pozitivă dispare şi tranzistoarele de putere se vor

bloca rapid. Conducţia tranzistoarelor Q1 şi Q2 este alternativă şi este dictată de polarităţile

tensinilor care apar pe înfaşurările transformatorului. Indiferent de conducţia acestora, pe

înfaşurarea primară a lui T3, transformator de înaltă frecvenţă, vom avea aproximativ 150V.

Tensiunile stabilizate la ieşirile de +5V, respectiv +12V, sunt controlate de circuitul

integrat prin intermediul reacţiei negative Feedback (rezistenţele R25 şi R26). Astfel tensiunile de

la ieşirea sursei sunt divizate de grupul R25, R26/R20, R21 şi aduse pe intrarea neinversoare a

amplificatorului de eroare intern a integratului, adica pinul 1. Pe cealaltă intrare, inversoare pinul

2 este aplicată tensinea de referinţă 5V de la pinul 14, divizată de grupul R24, R19. Tensiunea

rezultată la ieşirea amplificatorului de eroare este apoi comparată cu tensiunea dinte de ferăstrău

obţinută pe condensatorul C11. Când tensiunea de la ieşire descreşte, descreşte şi tensiunea de la

ieşirea amplificatorului de eroare, durata cât timp Q3 şi Q4 sunt blocate scade iar timpul de

conducţie pentru Q1 şi Q2 creşte determinând şi creşterea tensiunii de la ieşire. Condensatorul C1

împreună cu R18 asigură stabilitatea amplificatorului de eroare. Cel de al doilea amplificator de

eroare este blocat deoarece pinul 15 este conectat la tensiunea de referinţă.

Când toate tensiunile de la ieşire sunt stabilizate, atunci semnalul PowerGood se duce în

+5V (logic). Acest semnal este de obicei conectat la semnalul de RESET.

Circuitul pentru protecţie la supratensiune este compus din tranzistoarele Q5, Q6 şi

celelalte componente discrete din jurul acestora. Circuitul oferă protecţia tuturor tensiunilor de la

ieşire, în sensul că, atunci când sunt depăşite limitele impuse, sursa în comutaţie este blocată. De

exemplu, dacă din greşeală scutcircuităm tensiunea de –5V cu tensiunea de +5V, tensiunea

pozitivă determină conducţia lui D10, R28, D9 şi astfel Q6 intră în conducţie.Tranzistorul Q6 va

detrmina la rândul său conducţia lui Q5 şi astfel tensiunea de referinţă de +5V de la pinul 14 se

aplică prin intermediul lui D11 la pinul 4 şi sursa este blocată. Aceasta rămâne blocată până la

deconectarea tensiunii de alimentare.








Pag

e74

Fig. 59. Sursă de alimentare în comutație alimentarii

unui PC








Pag

e75

8 Reparația ecranelor LCD și înlocuirea chip-urilor tip BGA

8.1 Display LCD

8.1.1 Generalităţi

Tehnologia TFT-LCD (Thin Film Transistors-Liquid Crystal Display) a permis

apariţia unei game largi de aplicaţii care nu ar fi fost posibile cu tehnologia CRT (Cathode Ray

Tube). Ecranele cu cristale lichide LCD, inventate în anul 1960 de RCA-Radio Corporation of

America, sunt subţiri şi plate ceea ce le face ideale pentru aplicaţii mobile. În plus, funcţionează

cu tensiuni de alimentare mult mai mici şi disipă puţină căldură. Iniţial ecranele cu cristale

lichide LCD au fost folosite la calculatoare portabile având dimensiuni şi rezoluţii similare

ecranelor cu tub catodic CRT cu diagonala de 12-14 inch.

Tehnologia LCD a evoluat, iar in prezent sunt disponibile dimensiuni şi rezoluţii mult

mai mari decât cele accesibile tehnologiei CRT. În prezent tehnologia LCD domină piaţa atȃt în

aplicaţii de tip calculator, cȃt şi în televiziune. S-au găsit soluţii care au făcut aceste ecrane foarte

atractive: sunt foarte uşoare, subţiri, economice şi, ceea ce este foarte important, nu emit radiaţii

periculoase sau deranjante pentru utilizator. Tranzistoarele TFT fac posibilă o rezoluţie mai mare

astfel încât chiar şi computerele portabile pot afişa mai multă informaţie decât monitoarele CRT

de ultima generaţie.

De asemenea, odată cu apariţia reţelelor de telefonie mobilă de generaţia a 3-a, care

permit aplicaţii video, ecranele cu cristale lichide LCD au avut o nouă piaţă. O altă aplicaţie a

ecranelor cu cristale lichide LCD o reprezintă domeniile în care există constrângeri privind

spaţiul ocupat. Este cazul domeniului aerospaţial, al domeniului medical sau cel financiar. Pentru

fiecare domeniu de aplicaţie există anumite caracteristici care trebuie îmbunătăţite. Pentru

aplicaţiile mobile sunt esenţiale dimensiunile, greutatea si puterea; cele desktop urmăresc alte

caracteristici cum sunt: rezoluţia, adâncimea culorii, contrastul sau strălucirea.

8.1.2 Organizarea unui display LCD

Display-ul cu cristale lichide are un aranjament de matrice (tablă de şah) fiind format din

pixeli, Fig.60. Rezoluţia unui astfel de display se exprimă în numărul de pixeli pe orizontală şi pe

verticală – de exemplu rezoluţie 768x576, 1920x1080 sau 1366x768.








Pag

e76

Fig.60. Display cu cristale lichide

Raportul de aspect al imaginii (Display Aspect Ratio) reprezintă raportul H/V. Pentru

televiziune acesta are 2 valori: 4/3 pentru televiziunea standard (clasică) şi valoarea 16/9 pentru

televiziunea digitală şi alte variante de standard moderne (HD - High Definition). În cazul

computerelor (monitor sau laptop), sunt utilizate mult mai multe variante format pentru imagine.

În Fig.61 se face o trecere în revistă a formatelor folosite în televiziune şi în aplicaţii de

tip computer.

Fig.61. Formate şi rezoluţii pentru display LCD








Pag

e77

Aşa cum se vede din Fig.61, există multe formate, cu diverse rezoluţii, unele (puţine)

utilizate în TV, mai multe fiind cele utilizate pentru monitoarele de calculator sau laptop. În

televiziune se utilizează formatul clasic 4/3 cu rezoluţia 768x576 (adaptat perfect pentru

standardul european 625 linii cu 50 Hz – standard care are 575 de linii active şi de aici rezoluţia

pe verticală de 576 pixeli).

Televiziunea digitală foloseşte formatul 16/9 cu rezoluţia 1920x1080 (denumită

comercial Full HD). De reţinut faptul că aşa numitul format HD Ready (întȃlnit la unele

receptoare TV) cu rezoluţie de 1366x768 reprezintă un format derivat, nefolosit ca atare în

transmiterea programului de televiziune.

O imagine (TV sau computer) creată într-un format poate fi redată:

În acelaşi format şi cu aceeaşi rezoluţie; în această situaţie se spune că imaginea este

redată în format nativ; este cazul cel mai „corect” de redare al unei imagini !

În acelaşi format dar cu altă rezoluţie; imaginea redată nu este deformată dar detaliile

care pot fi redate diferă de la caz la caz (diferă rezoluţia imaginii !)

În alt format şi evident altă rezoluţie; trecerea de la un format la altul se poate face destul

de uşor, cu ajutorul unui bloc numit convertor de format; trecerea de la un format la altul

se face cu pierdere de imagine (pierdere de informaţie) sau cu deformarea acesteia. (vezi

cazul unei imagini TV format 4/3 redată pe un ecran 16/9)

La rândul lor, pixelii care formează un display pot avea un raport de aspect – Pixel

Aspect Ratio – definit prin raportul între dimensiunile lor h/v. În televiziune se folosesc numai

imagini cu pixeli pătraţi (square pixel). Imaginile de tip calculator sau laptop pot folosi şi pixeli

dreptunghiulari (non-square pixel) având raport de aspect 12/11, 16/11, etc.

Subliniem faptul că un pixel este compus la rândul său din trei subpixeli ce corespund

celor trei culori primare, Fig.60. În literatură se mai foloseşte denumirea de „dot” pentru ceea

ce noi am denumit pixel (adică pentru o întreagă triadă) şi pixel pentru fiecare subunitate care are

o anumită culoare. În cele ce urmează vom folosi şi noi această denumire generică de pixel (mai

ales acolo unde nu se poate face confuzie sau interpretare greşită) numai în scopul de a

simplifica limbajul.

În ceea ce priveşte dimensiunea unui pixel, aceasta depinde de mărimea imaginii şi de

rezoluţia aleasă; de exemplu, un televizor cu diagonala de 94 de cm (37 inch) are dimensiunile

H=82 cm şi V=46 cm; dacă panoul LCD are rezoluţia 1366x768, atunci un pixel are

dimensiunile aproximative h=v=0,6 mm. Dimensiunea unui pixel/dot se indică de multe ori prin

numărul de triade/dot pe unitatea de lungime, adică prin dpi - dot per inch ;

Exemple

• ecran de 10.4 inch VGA : 0.110mm x 0.330mm ( 77dpi )

• ecran de 12.1 inch SVGA : 0.1025mm x 0.3075mm ( 83dpi )

• ecran de 15.0 inch XGA : 0.099mm x 0.297mm (117dpi )

• ecran de 17.0 inch SXGA : 0.090mm x 0.270mm ( 94dpi )

• ecran de 21.3 inch UXGA : 0.090mm x 0.270mm ( 94dpi )








Pag

e78

8.1.3 Principiul de funcţionare al unui pixel LCD

Principiul de funcţionare al unui pixel din structura unui panou LCD este ilustrat în

Fig.62.

Fig.62. Principiul de funcţionare al unui pixel LCD

Ansamblul cuprinde o sursă de lumină albă (destul de puternică) şi un mediu cu

transparenţă controlabilă de la o tensiune de comandă Ucom. Fiecare pixel în parte poate să aibă o

transparenţă controlabilă (deci vor fi un număr de 1920x1080 de tensiuni de comandă Ucom

pentru pixelii unei imagini). Lumina albă, produsă în spatele imaginii (backlight) trece prin

mediul transparent. Imaginea văzută în faţa mediului transparent (partea dreaptă în Fig.62.) se

creează controlȃnd transparenţa distinct pentru cei 1920x1080 de pixeli. Dacă în plus se

foloseşte şi un filtru colorat, se obţine o imagine color.Subliniem de la bun început deosebirea

esenţială faţă de principiul întâlnit în cazul CRT sau al display-ului cu plasmă: dacă în cazul

CRT sau plasmă, elementul de imagine (pixelul) produce el însuşi lumină, în cazul LCD

imaginea luminoasă se produce prin transparenţă. De aici decurge şi inconvenientul principal al

panourilor LCD: au luminozitate şi contrast mai scăzute comparativ cu CRT sau plasma.

Problema dificilă a acestui principiu de formare a imaginii constă în a creearea unui

mediu transparent care să aibă transparenţa optică controlabilă electric (cu o tensiune de

comandă).În acest scop se foloseşte lumina polarizată şi proprietăţile cristalelor lichide de a

schimba unghiul de polarizare al luminii.

Lumină polarizată

Lumina naturală, ca de altfel orice sursă de lumină artificială, are proprietăţi atât de undă

cât şi de particule (fotoni). Caracteristica de undă este dată de oscilaţiile câmpului electric E ,

perpendiculare pe direcţia de propagare în toate planurile: stânga-dreapta, sus-jos şi în toate

poziţiile intermediare, astfel încât, pe secţiune, vectorii de oscilaţie ocupă toate diametrele








Pag

e79

posibile ale unui cerc (concomitent există şi câmpul magnetic B , acesta fiind perpendicular pe

cel electric – în cele ce urmează ne vom referi exclusiv la câmpul electric).

Fig. 63. Lumină albă trecută prin două filtre polarizate dupa direcţii diferite

Să considerăm că o astfel de rază de lumină nepolarizată este trecută printr-un filtru

transparent, polarizat vertical, Fig. 63 (filtrul 1). Un filtru de polarizare este în principiu un filtru

transparent având un set de şanţuri paralele extrem de fine (verticale în cazul nostru). Aceste

şanţuri acţionează ca o reţea, blocând toate undele luminii mai puţin cele care sunt orientate

paralel cu liniile filtrului.

Lumina incidentă, nepolarizată, va trece parţial prin filtru, şi anume doar "razele" care

oscilează după un vector paralel cu orientarea filtrului. Cu un oarecare grad de aproximare,

putem spune că, teoretic, jumătate din lumina incidentă va fi blocată, cealaltă jumătate trecând

mai departe. După trecerea prin filtru se spune că lumina este polarizată. Dacă lumina

nepolarizată s-ar putea asemui cu un cilindru, cea polarizată se aseamănă cu o lamă.

Să considerăm acum un al doilea filtru de polarizare cu liniile aranjate la un unghi

oarecare, fie el α, faţă de liniile primului filtru. Lumina deja polarizată de primul filtru va trece

de al doilea filtru în cantitate şi mai mică, în funcţie de unghiul α (proporţional cu proiecţia

vectorului E pe noua direcţie de polarizare). Lumina polarizată va trece de al doilea filtru, dacă

liniile sale sunt perfect paralele cu primele, sau nu va trece deloc dacă al doilea filtru are direcţia

de polarizare perpendiculară pe direcţia primului filtru.

Cristale lichide

Cristalele lichide au fost descoperite de botanistul austriac Fredreich Rheinizer în 1888.

Ele nu se pot încadra nici în categoria lichidelor nici în cea a solidelor: mai precis, moleculele

cristalelor lichide nu sunt fixe ca cele ale substanţelor solide, dar nici complet libere ca la








Pag

e80

substanţele lichide. Cele mai multe cristale lichide sunt compuşi organici ( de exemplu cristale

de cyanobiphenyl) constituiţi din molecule de formă alungită, vezi Fig. 64, care, în mod natural,

se aranjează aproape paralel; în anumite condiţii moleculele pot executa uşoare deplasări una faţă

de cealaltă – de exemplu la aplicarea unui câmp electric extern.

Fig.64. Comportarea cristalelor lichide funcţie de temperatură

Vom aminti în continuare câteva proprietăţi ale cristalelor lichide care le fac utile în

realizarea de display-uri pentru TV:

Dacă sunt aranjate pe o suprafaţă de sticlă care are şanţuri paralele foarte fine, moleculele

se aliniază după aceste striuri, Fig.65.

Fig.65. Alinierea moleculelor LC

Între molecule se exercită forţe de atracţie care le determină să se aranjeze într-o structură

filiformă, elicoidală, asemenea unor ghirlande (similare lanţurilor ADN), Fig. 66 stânga.

Această stare poartă numele de stare nematică. Starea nematică este starea mezomorfă cu

structură filiformă a moleculelor, în care orientarea liniară a acestora determină

proprietăţi anizotrope. Astfel de ghirlande pot fi cuprinse între două plane de sticlă astfel








Pag

e81

încât moleculele să realizeze o rotaţie de 90o (o astfel de structură se numeşte Twisted

Nematic - TN) sau de 270o (Super Twisted Nematic - STN).

Fig. 66. Aranjament Twisted Nematic şi Super Twisted Nematic

O proprietate importantă a moleculelor nematice ce formează cristalele lichide este faptul

că ele pot să modifice polaritatea luminii ce trece prin ele. Mai mult chiar, dacă se

aplică o tensiune electrică exterioară, unghiul de modificare al polarizării luminii poate fi

modificat.

Să considerăm 2 filtre polarizate aranjate la un unghi de 90o între ele. Aşa cum s-a

descris, prin ansamblul celor două filtre nu trece lumină (primul filtru lasă să treacă numai

lumina polarizată vertical, iar al doilea, fiind polarizat orizontal, blochează întreaga această

cantitate de lumină).

Fig.67. Moleculele LC pot roti polarizarea luminii








Pag

e82

Dacă între cele două filtre este plasat un strat de cristale lichide în aranjament TN,

Fig.67, acestea rotesc polarizarea luminii şi permit acesteia să treacă şi de al doilea filtru

polarizat. Dacă se aplică din exterior un câmp electric E (de exemplu o tensiune de valoare U = 5

V aplicată celor două filtre – care se consideră construite din material conductor), moleculele

cristalului lichid îşi pierd organizarea elicoidală şi în consecinţă nu mai rotesc polarizarea luminii

astfel că ansamblul devine opac.

Fig.68. Transmitanţa luminii prin LC funcţie de tensiunea aplicată

Dacă tensiunea U aplicată din exterior este variabilă, se poate reprezenta transmitanţa

ansamblului funcţie de tensiunea aplicată, Fig.68. Se observă că pentru tensiuni cuprinse în

intervalul 1-3 volţi, transmitanţa variază în general neliniar. În acest mod se poate controla

cantitatea de lumină ce traversează ansamblul plăci polarizate-cristale lichide prin aplicarea unei

tensiuni electrice la bornele plăcilor între care se găseşte stratul de cristale lichide în starea TN.

Dacă polaritatea tensiunii se modifică, se obţine o comportare perfect identică. Cu alte

cuvinte, dacă se aplică cristalelor lichide o tensiune alternantă de forma +U, -U, +U, -U ... se

menţine o stare de transparenţă continuă şi constantă pentru ansamblul discutat. Mai mult chiar:

se recomandă utilizarea unei comenzi cu tensiune alternantă deoarece tensiunea continuă,

aplicată mult timp, stresează moleculele de cristale lichide şi duce la modificare comportării

acestora.

Din Fig.68 se observă faptul că cristalele lichide în modul STN se pretează la o utilizare

de tip aprins/stins în timp ce cristalele în modul TN se pretează la o utilizare cu variaţia treptată

a transparenţei (luminozităţii).

Dacă cele doua filtre polarizate au aceeaşi direcţie a polarizării, atunci comportarea

ansamblului se inversează: pentru tensiune U=0 este opac şi pentru tensiune U=5V ansamblul are

transparenţă maximă; vom denumi primul aranjament Normal White în timp ce al doilea va fi

Normal Black, Fig.69.








Pag

e83

Fig. 69. Aranjament NW şi NB

8.1.4 Display cu cristale lichide

În Fig.70 se prezintă structura de principiu pentru un display cu cristale lichide.

Fig.70. Structura unui display cu LCD

Se pun în evidenţă:

Chassis Unit – şasiul display-ului;

LCD Panel – panoul LCD;

Backlight Lamp – sursa de lumină din spatele ecranului; sursa de lumină este tubul

CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp – de exemplu tub cu neon) în cazul receptoarelor

TV sau diode LED în cazul telefoanelor mobile; poate fi o sursă de lumină, două (ca în

fig.11.) sau mai multe surse (chiar 16 tuburi la un display de 32”);

LCD Reflector – folie reflectorizantă cu rol foarte important pentru luminozitate,

uniformitate, culoare şi în ultimă instanţă stabilitate a imaginii furnizate de modulul

LCD; are un coeficient de reflectivitate de cel puţin 95%;








Pag

e84

LGP (Light Guide Plate) - reprezintă zona din spatele panoului LCD în care difuzează

lumina;

Diffuser – folie transparentă care asigură difuzia luminii cu scopul de a realiza

uniformitate a strălucirii imaginii;

BEF (Brightness Enhancement Film) – folie care determină creşterea strălucirii imaginii

asigurând astfel economie în consumul de energie al display-ului;

LDI Chip (Line Driver Integrated Circuit) – circuitele driver de linii şi coloane;

BLU (Backlight Unit) – blocul care se compune din reflector, LGP, diffuser, BEF şi care

asigură parametrii doriţi pentru lumină; costul său reprezintă până la 30% din costurile

unui display LCD.

Panoul LCD

Panoul LCD prezentat în Fig.71. se compune din:

LCD panel – panoul LCD propriu zis;

Source PCB – cablajul imprimat pe care sunt circuitele ce pregătesc semnalele de

comandă pentru electrozii coloană ai unui panel LCD;

Gate PCB – cablajul imprimat pe care sunt circuitele ce pregătesc semnalele de comandă

pentru electrozii linie ai unui panel LCD;

LDI Chip – circuitele driver pentru comanda tranzistoarelor TFT (pe linii şi coloane);

LCD Control ASIC (Application Specific Integrated Circuit) – procesorul de comandă al

unui panou LCD;

FPC connector (Flexible Printed Circuit) – conector montat pe folia flexibilă.

Fig.71. Panou LCD








Pag

e85

Structura transversală a panoului LCD se prezintă în Fig.72. Se remarcă dispunerea unor

straturi succesive asemănător unui sandviş în care distanţierele sferice şi straturile de sticlă

asigură rigiditatea.

Fig.72. Structura transversală a unui panel TFT-LCD

În legătură cu structura prezentată în Fig.72, se pun în evidenţă:

Plăci de sticlă;

Filtru optic cu polarizare verticală;

Filtru optic cu polarizare orizontală;

Filtre color transparente (RGB);

&6. Linii de comandă orizontale şi verticale; transparente; construite din ITO – Indium

Tin Oxide;

Strat de polimer;

Distanţiere sferice;

Peliculă de tranzistoare (TFT);

Electrodul din faţă; comun pentru întreg display-ul (common electrode);

Electrodul din spate; distinct pentru fiecare pixel (pixel electrode)

Schema electronică echivalentă pentru un pixel LCD

În Fig.73. se prezintă structura transversală şi schema echivalentă a unui pixel.








Pag

e86

Fig.73. Structura verticală şi schema echivalentă a unui pixel LCD

În partea frontală a panoului LCD se găseşte electrodul comun, sub forma unei folii de

dimensiunea panoului; folia este transparentă (ITO – Indium Tin Oxide) şi este conectată la o

tensiune de +5V. În partea din spate există un electrod de mărimea unui pixel, fiind câte un astfel

de electrod pentru fiecare pixel în parte. Între aceşti doi electrozi (cel comun şi cel de pixel) se

găseşte stratul de cristale lichide (din punct de vedere electric, cristalul lichid este un material

izolator). Se formează în acest fel un condensator notat CLC. Electrodul de pixel este conectat la

tranzistorul TFT, mai precis la drena acestuia. Între electrodul de pixel şi bus-ul de date se

formează o altă capacitate, numită capacitate de stocare şi notată CS (această capacitate include şi

capacitatea drenă-grilă proprie unui tranzistor MOS).

Toate tranzistoarele TFT aferente pixelilor de pe o linie a panoului LCD au grilele legate

la o conexiune de comandă comună. Acesta este bus-ul de comandă pe grilă, având poziţia de

linie din Fig.60.

Toate tranzistoarele TFT aferente pixelilor de pe o coloană a panoului LCD au sursele

legate la o conexiune de comandă comună, care are poziţia unei coloane din Fig.60.

8.1.5 Comanda unui panou LCD cu matrice activă

Comanda de transparenţă trebuie să ajungă la fiecare pixel în parte şi se asigură cu

ajutorul unor linii de comandă (conexiuni) construite din pelicule transparente ITO – Indium Tin

Oxide şi organizate matricial (pe linii şi coloane) – vezi Fig.72 şi 73. În acest mod au fost

dezvoltate două variante de comandă:

Comandă cu matrice pasivă (Passive Matrix – PMLCD) – este primul mod de

comandă dezvoltat şi care în prezent se aplică pentru sisteme de afişare mai simple, cu un număr








Pag

e87

redus de linii şi coloane (de exemplu pentru matrici de caractere cu 7-9 rânduri, etc.);

conexiunile, atât pe rânduri cât şi pe coloane, sunt conectate permanent cu electrozii fiecărui

pixel de pe un rând, respectiv de pe o coloană; aplicând semnale adecvate pe conexiunile de rând

şi de coloană, se adresează simultan toţi pixelii de pe un rând, şi în ordine, rând după rând (fiind

relativ puţine rânduri, se revine rapid la explorarea din nou a frame-ului astfel că ochiul are

senzaţia de lumină continuă); acest mod de comandă are dezavantajul unui timp mare de

accesare şi a posibilei interferenţe între semnalele de pe trasee alăturate.

Comandă cu matrice activă (Active Matrix – AMLCD) – conexiunile sunt organizate

tot pe rânduri şi coloane, dar se aplică la pixeli prin intermediul unui tranzistor cu rol de

comutator (switch); fiecare pixel dispune de un tranzistor cu efect de câmp (Field Efect

Transistor-FET) realizat sub tehnologie cu peliculă subţire sau straturi subţiri (Thin Film

Transistor, de unde şi TFT), care controlează tensiunea aplicată electrozilor (armăturilor) aferenţi

unui pixel; tranzistorul acţionează ca un comutator: prin conexiunile linie se comandă

deschiderea sau blocarea tranzistoarelor de pe un întreg rând, iar prin conexiunile coloană se

transmite tensiunea care se aplică electrozilor de pixel care se încarcă aidoma unui condensator;

aceştia rămân încărcaţi până la explorarea următoare şi păstrează tensiunea aplicată LCD-ului.

Avantajul matricei active constă în faptul că la nivelul electrozilor se acţionează cu nivele mici

de tensiune şi curent ceea ce permite activarea şi dezactivarea mai rapidă a pixelilor dar şi

simplificarea etajelor driver. Rezultatul este un timp de răspuns de sub 25 de ms şi rate de

contrast mai mari.

Fig.74. Modul de operare al unui pixel dintr-o matrice LCD activă








Pag

e88

Modul de operare al unui pixel la accesarea de tip matrice activă este ilustrat în Fig.74. şi

decurge astfel (începând cu prima imagine de stânga sus):

Tranzistorul TFT este închis timp de 27μsec; tensiunea Vd = +8V încarcă cele două

capacităţi CLC şi CS; având în vedere faptul că electrodul comun are Vcom = +5V, la

bornele cristalului lichid se aplică de fapt tensiunea +3V;

Tranzistorul TFT este blocat timp de 16,6 msec; tensiunea de +3V la bornele cristalului

lichid se păstrează;

Tranzistorul TFT este închis timp de 27μsec; tensiunea Vd = +2V încarcă/descarcă cele

două capacităţi CLC şi CS; având în vedere faptul că electrodul comun are Vcom = +5V, la

bornele cristalului lichid de data aceasta se aplică tensiunea -3V;

Tranzistorul TFT este blocat timp de 16,6 msec; tensiunea de -3V la bornele cristalului

lichid se păstrează.

Observaţii:

La bornele cristalului lichid se aplică într-un cadru (frame) o tensiune de +3V şi în frame-

ul următor tensiunea de -3V; tensiunea de comandă având aceeaşi valoare dar de semne

diferite, transparenţa cristalului lichid este aceeaşi;

Durata unui cadru este de aproximativ 16,6 msec, ceea ce corespunde standardului NTSC

care are frecvenţa de cadru fk = 30 Hz;

Tranzistorul TFT este comandat în grilă simultan cu toate tranzistoarele de pe o linie.

Pentru deschiderea tranzistorului se comandă acesta cu o tensiune VG= +20V iar blocarea

sa se comandă cu VG= -5V;

Tensiunea de comandă Vd se aplică simultan la o întreagă coloană, dar pe acea coloană

un singur tranzistor TFT este deschis. Această tensiune este totdeauna pozitivă, chiar

dacă la bornele cristalului lichid se obţine o tensiune alternativă. Această particularitate

simplifică structura circuitelor de comandă (mai precis, se folosesc CAN unipolare şi nu

bipolare);

Tranzistorul TFT are o funcţionare de comutator (switch) şi asigură o conducţie

bidirecţională;

Pentru inversarea polarităţii tensiunii de pixel există mai multe metode ilustrate în Fig.75.








Pag

e89

Fig.75. Metode de comandă pentru inversarea polarităţii tensiunii de pixel

Fig.76. Adresarea linie cu linie pentru o matrice 3x3 pixeli

Pentru exemplificare, în Fig.76 se prezintă modul de adresare activă al unei matrici 3x3

pixeli.

La momentul t1 pe bus-ul de comandă se aplică un impuls de +20 V care deschide toate

tranzistoarele TFT de pe prima linie. Simultan pe coloane se aplică tensiunile V11, V12 şi V13 care

ajung să încarce capacităţile de pixel şi astfel să moduleze transparenţa acestora. La momentul t2








Pag

e90

vor fi deschise tranzistoarele de pe linia 2 şi pe coloane va trebui aplicată tensiunea

corespunzătoare pentru aceşti pixeli, la t3 se continuă cu linia 3, ş.a.m.d.

Duratele ∆t ale impulsurilor de comandă (27μsec pentru exemplul din Fig.74.) se aleg

ţinând cont de următoarele criterii:

Pe durata unui cadru să fie explorate toate liniile active ale imaginii.

Să se prevadă o mică pauză între impulsurile de comandă astfel încât tensiunile aplicate

pe coloane să nu interfere .

Să se prevadă o frecvenţă de refresh cadre alta decât cea specifică standardului

525linii/30 HZ sau 625linii/25 Hz (de exemplu o frecvenţă dublă cu scopul de a evita flicker-ul

imaginii).

Celebra relaţie fH = z·fK se menţine şi în acest caz, unde z este numărul de linii ale

display-ului, iar fH este frecvaenţa impulsurilor de comandă de tip G1, G2 sau G3 din Fig.76.

8.1.6 Tipuri constructive de şasiuri şi panouri LCD

În Fig.77 sunt prezentate diverse tipuri de şasiuri pentru modulele LCD.

Fig.77. Tipuri de şasiuri LCD

În plus Fig.78. prezintă două moduri de „aranjare” a circuitelor integrate driver de linii şi

coloane. Diferenţa constă în dimensiunile finale care vor rezulta pentru modulul LCD.

Fig.78. Mod de aranjare a circuitelor driver linii şi coloane








Pag

e91

Modul de aranjare al circuitelor integrate driver de linii şi coloane pe plăcuţele de circuit

imprimat –PCB- şi apoi conectarea acestora cu panoul LCD poate fi realizat în diverse

modalităţi, ilustrate în Fig. 79.

Fig.79. Modalităţi de conectare între panoul LCD şi circuitele driver de linii şi coloane

Diversele prescurtări prezente în Fig.79 reprezintă:

TCP – Tape Carrier Package

COG – Chip On Glass

TCP poate fi de tipurile:

- Straight TCP - all in –line

- Bent TCP

- TCP on Heatseal

COF - Chip On Film/Foil

COB - Chip On Board

FFC- Flat Film Cable

FPC – Flexible Printed Circuit

ACF- Anisotropic Coductive Film

FC- Flexible Cable

8.1.7 Schema electrică a unui display LCD

Fig. 80 prezintă schema electrică de principiu a unui modul LCD compusă în esenţă din

două secţiuni:

circuitele care preiau datele reprezentând semnalul video prelucrat şi apoi comandă

panoul LCD cu pixelii RGB.

secţiunea de iluminare compusă din invertorul care creează tensiunea alternativă ce

alimentează sursele de lumină (tuburile de neon – CCFL)








Pag

e92

Fig.80. Schema electrică a modulului LCD

8.1.8 Creşterea eficienţei luminoase

La trecerea prin diversele straturi ale unui modul LCD, lumina care traversează este în

cantitate din ce în ce mai mică, Fig. 81, astfel încât strălucirea unei imagini albe, luminoase,

reprezintă abia 5-8% din cantitatea de lumină produsă de sursa din spatele ecranului.

Fig.81. Pierderi de lumină

TN – Twisted Nematic – Tehnologie clasică de realizare a panourilor LCD utilizată cu

precădere la realizarea monitoarelor de calculator. Panourile TN sunt ieftine şi oferă un timp de








Pag

e93

răspuns excelent (2 msec - 5 msec). În ceea ce priveşte unghiul de vizualizare, rata de contrast şi

numărul culorilor reproduse, această tehnologie este cea mai slabă dintre cele utilizate în mod

curent.

IPS - In Plane Switching - Panourile realizate în această tehnologie sunt considerate cele

mai bune în ceea ce priveşte precizia culorilor, calitatea imaginilor şi unghiul de vizualizare (178

grade). Timpul de răspuns se încadrează între 6 msec şi 16 msec. Acestea sunt foarte potrivite

pentru design grafic şi alte aplicaţii care necesită o reproducere fidelă a culorilor. Preţul este

crescut faţă de TN.

BEF - Backlight Enhancement Film - Folie adăugate în scopul creşterii eficienţei

luminoase.

DBEF - Dual BEF

Fig.82. Între sursa de lumină şi panoul LCD se utilizează BEF

În Fig.82 şi 83 se ilustrează modul de acţionare al sistemelor de creştere a eficienţei

luminoase:

prin concentrarea luminii spre utilizator;

în mod normal primul filtru polarizat al panoului LCD absoarbe 50% din lumină (vezi

Fig.81); sistemul Vikuiti foloseşte un sistem de folii speciale (cu prisme convenabil

dimensionate şi orientate) care reflectă şi roteşte această lumină (Fig.82 şi 83 dreapta)

astfel încât după o nouă reflectare de peretele din spate al modulului LCD aceasta este

recuperată. Se realizează o creştere a eficienţei luminoase de ordinul 100%.








Pag

e94

Fig.83. Sistem Vikuiti de recuperare a luminii

8.1.9 Display LCD cu Led-uri

Un display LCD care utilizează drept sursă de lumină în loc de soluţia cu CCFL (Cold

Cathode Fluorescent Lighting), soluţia cu diode LED, este impropriu denumit uneori ca display

Led. Funcţionarea este evident aceeaşi cu a unui display LCD clasic, singura deosebire fiind

sursa de lumină.

Din punct de vedere al tipului de Led se deosebesc:

Diode Led care furnizează lumină albă (soluţia mai ieftină); se aseamănă ca performanţe

cu iluminarea CCFL;

Diode Led RGB; furnizează de regulă o gamă mai mare de culori.

Din punct de vedere al aranjării led-urilor sunt:

Iluminare de “margine” (edge Led); rezultă ecrane extrem de subţiri (sub 2,5 cm);

Matrice de led-uri; acestea la rândul lor pot fi comandate stins aprins în funcţie de

conţinutul imaginii ceea ce duce la o creştere a contrastului dinamic. Totodată această

soluţie duce la un răspuns rapid la schimbările de scenă.

În concluzie, ecranele cu Led oferă:

Imagini cu contrast mare;

Variaţie rapidă a contrastului la schimbările de scenă;

Ecrane subţiri (varianta edge Led);

gamă mărită de culori (varianta cu Led RGB);

Consum de energie mai mic cu 20-30%;

Sunt mai scumpe;

Sunt mai fiabile.








Pag

e95

8.2 Înlocuire chip-uri BGA

Majoritatea defecțiunilor componentelor unui sistema de calcul apar datorită încălzirii

excesive a acestora în timpul funcționării. Încălzirea poate duce la dezlipirea unor conexiuni sau

chiar la defectarea componentei. În cazul în care un chip încapsulat BGA (Ball Grid Array) nu

funcționează corect, se impune re-lipirea sau înlocuirea sa. Re-lipirea se adoptă atunci când

încălzirea un a defectat chip-ul ci doar a produs topirea aliajului de lipire la una sau mai multe

conexiuni. Înlocuirea se realizează la sesizarea defectării chip-ului, prin lipsa funcționalității

după etapa de re-lipire. În ambele cazuri, etapele care trebuie parcurse din punct de vedere

tehnologic sunt aceleași.

8.2.1 Capsule BGA

Capsulele de tip BGA sunt de tip montare pe suprafață (Surface Mount Device – SMD) și

nu prezintă pini, ci receptaculi pentru sfere din aliaj de lipire, care, prin topire, vor face contact

cu terminațiile conexiunilor de pe cablajul imprimat al plăcii de bază.

Fig.84. Exemplu de capsulă de procesor Intel

Capsulele de tip BGA au multiple avantaje în raport cu alte tipuri de capsule:

La fel ca orice SMD, nu necesită găuri în cablaj, ceea ce ocupă o suprafață mai mică,

oferind o libertate mai mare de routare a traseelor;

Spre deosebire de alte SMD, permite pozționarea contactelor pe toată suprafața capsulei,

nu doar pe marginea ei;

Traseele sunt mai scurte, deci au inductanță mai mică;

Prin multitudinea de contacte și repartizarea lor mai uniform pe suprafața capsulei,

transferul termic este mai bun, rezistența termică chip-mediu fiind mai mică;

Permit realizarea unui număr mare de contacte;

Permit utilizarea unor capsule cu suprafață redusă.








Pag

e96

Există și dezavantaje:

montarea pe cablaj mai complexă, posibil mai puțin fiabilă;

rezistență mecanică mai mică;

dificultate de inspectare vizuală a calității lipiturilor;

dificultăți în etapa de testare a chip-ului;

necesitatea unor echipamente costisitoare.

În sistemele de calcul, monturile BGA se întâlnesc la chip-uri grafice, chipset-uri (north

bridge și south bridge), memorii, etc.

Fig.85. Exemplu de modul de memorie cu chip-uri BGA

Fig.86. Exemplu de chipset Intel

Actualmente toate chip-urile încapsulate BGA sunt de tip răsturnat (Flip-Chip). Chip-ul

de siliciu este montat invers, cu suprafața izolată și prezentând contacte în jos. Contactele se pot

repartiza oriunde pe suprafața chip-ului, fiind lipite pe un substrat similar unui cablaj imprimat.

Substratul are pe fața opusă chip-ului contacte către receptaculii pentru sferele din aliaj de lipire,

din exteriorul capsulei.








Pag

e97

Există mai multe clase de capsule BGA:

CABGA: Chip Array Ball Grid Array;

CBGA and PBGA – substrat Ceramic sau Plastic;

CTBGA: Thin Chip Array Ball Grid Array:

CVBGA: Very Thin Chip Array Ball Grid Array;

DSBGA: Die-Size Ball Grid Array;

FBGA or Fine Ball Grid Array;

FCmBGA: Flip Chip Molded Ball Grid Array;

LBGA: Low-profile Ball Grid Array;

LFBGA: Low-profile Fine-pitch Ball Grid Array;

MBGA: Micro Ball Grid Array;

MCM-PBGA: Multi-Chip Module Plastic Ball Grid Array;

SuperBGA (SBGA): Super Ball Grid Array;

TABGA: Tape Array BGA;

TBGA: Thin BGA;

TEPBGA: Thermally Enhanced Plastic Ball Grid Array;

TFBGA or Thin and Fine Ball Grid Array;

UFBGA and UBGA and Ultra Fine Ball Grid Array;

VFBGA: Very Fine Pitch Ball Grid Array;

WFBGA: Very Very Thin profile Fine Pitch Ball Grid Array.

În cadrul fiecărei clase există sub-clase și o varietate foarte mare de formate, dimensiuni

și poziționări ale contactelor, în funcție de producător și model de chip.

8.2.2 Metodologie tehnologică

După verificarea funcțională, dacă s-a identificat chip-ul care nu funcționează corect, se

decid următorii pași de urmat.

Dacă chip-ul prezintă defecțiuni vizibile, (ciobituri, porțiuni ale capsulei topite, etc.) se

trece la înlocuirea lui.

Dacă chip-ul este vizual integru, se poate testa dacă încălzirea locală reface lipiturile

defecte. Se poate utiliza o stație de încălzire manuală cu aer cald, având grijă ca încălzirea să fie

treptată, cât mai uniformă pe suprafața chip-ului, suficientă ca să topească aliajul de lipire, dar să

nu distrugă cip-ul și să afecteze cât mai puțin cablajul și componentele adiacente.








Pag

e98

Dacă prin încălzire locală se re-pune în funcție chip-ul, urmează etapa de re-lipire; dacă

nu, se înlocuiește.

Etapele care se urmează și la re-lipire și la înlocuire sunt:

Dezlipirea chip-ului cu ajutorul plitei de pre-încălzire;

Curățarea cablajului și a chip-ului de aliaj de lipire;

Alinierea grilei de oțel cu montura chip-ului;

Poziționarea bilelor de aliaj de lipire în grilă;

Încălzirea inițială pentru lipirea bilelor de chip;

Poziționarea chip-ului pe cablaj, cu verificarea optică a alinierii corecte cu contactele de

pe cablaj;

Încălzirea chip-ului cu instalația de aer cald pentru lipirea final;

Răcirea finală și verificarea funcționalității.

Plita de pre-încălzire asigura o temperatură potrivită a placii de cablaj de pe care se

dorește dezlipirea componentei defecte, alinierea placii si circuitului integrat cu instalația de aer

cald și menținerea poziției plăcii în urma alinierii.

Fig.87. Stație de

încălzire manuală cu

aer cald








Pag

e99

Plita de pre-încălzire este comandata de unitatea de control, ca cea din figură.

Fig.88. Plita de pre-încălzire

Fig.89. Unitatea de control pentru

plita de pre-încălzire

Panoul frontal

Panoul de conexiuni








Pag

e10

0

Unitatea de control este interfațabilă cu calculatorul, printr-o interfață serială RS232,

pentru programarea temperaturii de încălzire, fluxului de aer, temperaturii la care sa se activeze

închiderea automată.

Fig. 90. Schema de interfațare a unitatății de control pentru plita

de pre-încălzire








Pag

e10

1

Instalația de încălzire cu aer cald are un cap de încălzire, cu poziționare automată sau manuală,

lucrînd în cooperare cu plita de pre-încălzire.

Fig.91. Instalația de

încălzire cu aer cald








Pag

e10

2

Instalația de încălzire cu aer cald se interfațează cu calculatorul și este comandată pentru

asigurarea profilului de variație a temperaturii, după programe pre-satbilite, în funcție de chip-ul

supus operației de lipire.

Fig.92. Modulul de comandă și interfațare cu calculatorul

pentru unitatea de încălzire cu aer cald








Pag

e10

3

9 Testarea și producția bateriilor de notebook

9.1 Noţiuni generale privind bateriile

Prima reuşită în realizarea unei baterii a fost pila voltaica, realizată de fizicianul

Alessandro Volta, care este o inovație. Este, în esență, după cum se schiţează în Fig. 93, o stivă

verticală în care discurile de cupru alternează cu cele din hârtie îmbibată în soluție salină și cu

cele de zinc. La extremitățile coloanei erau atașate câte un fir metalic între care se producea un

curent electric continuu de joasă intensitate. Pila

voltaica a permis descoperirea efectului magnetic

al curentului electric mai târziu, în 1820, de catre

Oersted. Numele lui Volta a fost dat unității de

tensiune electrică (volt). Savantul italian a mai

realizat cercetari în chimie și în meteorologie.

Un alt moment important a fost anul 1955,

când inginerul canadian Lewis Urry inventa

bateria alcalină, cea mai folosită în zilele noastre.

Acestea sunt de obicei construite în forme

cilindrice și au diferite mărimi: AAA, AA, C, sub-

C sau D prezentate în Fig. 94. Tensiunea medie

pentru o baterie alcalină este de 1.5V. Unele

baterii se pot reîncarca, dar cele mai multe nu,

deoarece se pot rupe sau pot avea scurgeri periculoase.

În jurul anilor 1970 au aparut acumulatorii cu

litiu. Datorită proprietăților chimice ale

elementului litiu, savanții au intuit încă de pe la

1900 că acesta poate fi folosit cu succes la

fabricarea unor baterii performante. În anii

1980, tehnologia a fost îmbunătățită. Specialiştii

japonezii au construit prototipul acumulatorului

litiu-ion, o versiune mai stabilă al celui cu litiu.

Noua variantă a fost comercializată începând

din 1991.

Fig.93. Pila voltaică

Fig.94. Variante constructive de baterii








Pag

e10

4

Combinaţii noi de metale şi substanţe chimice sunt experimentate în fiecare an, iar

materiale revoluţionare cum ar fi

nanotuburile de carbon promit să extindă

longevitatea şi densitatea energetică la un

nivel înalt.

9.2 Caracterizarea constructivă şi funcţională a bateriilor de acumulatoare

9.2.1 Definiții, principiu de funcționare

BATERIE – se referă în general la o combinaţie de elemente (celule) conectate în serie

sau in paralel pentru a putea asigura curenţii sau tensiunile necesare unei aplicații. O baterie

poate fi realizata şi dintr-un singur element (celulă).

ELEMENT (CELULĂ) DE BATERIE – un dispozitiv capabil să furnizeze energie

electrică unui circuit prin transformarea directă a energiei chimice conţinute în materialele sale

active, bazată pe reacţii electrochimice de oxidare – reducere (redox).

Există elemente primare, destinate unei singure utilizări şi elemente secundare numite

şi elemente reîncărcabile sau acumulatoare. În cele ce urmează se discută exclusiv despre

elemente şi baterii de acumulatoare.

Materialele active care compun electrozii elementului schimbă energia chimică în energie

electrică prin oxidare (eliberare de electroni), electrodul respectiv fiind denumit anod şi prin

reducere (acceptare de electroni) care are loc la electrodul numit catod. Circulaţia electronilor

poate avea loc numai prin circuitul exterior, conectat între cele două borne ale elementului.

Electrozii sunt introduşi într-un electrolit care asigură continuitatea circuitului prin interiorul

elementului, conducţia electrică realizându-se prin deplasarea ionilor negativi şi pozitivi rezultaţi

din acceptarea sau cedarea electronilor. În Fig. 95 se arată transportul sarcinilor electrice în

interiorul şi exteriorul unui element de acumulator la descărcare, respectiv încărcare.

Fig.95 Baterie Li-Ion, înainte de asamblarea finală








Pag

e10

5

La descărcare electronii circulă de la anod (borna „-”) la catod (borna „+”) prin sarcina

conectată la aceste borne. La încărcare se conectează la borne un generator. Borna „+” devine

anod (eliberează electroni), iar borna „-” devine catod (consumă electroni), inversându-se

sensurile de deplasare ale electronilor prin circuitul exterior şi ionilor prin circuitul interior,

refăcându-se astfel materialele active de pe electrozi.

PACHET DE BATERII – un ansamblu de mai multe elemente incluse intr-o carcasa

care, adesea cuprinde si componente suplimentare de monitorizare si protectie a elementelor. De

obicei, aceste produse sunt fabricate de alte companii decât cele care produc elementele de

acumulatoare.

TENSIUNEA UNUI ELEMENT DE ACUMULATOR (CARACTERISTICA DE

DESCĂRCARE) – diferenţa de potenţial standard între bornele elementului de acumulator

depinde de tipul materialelor active. Aceasta corespunde cu tensiunea la borne în gol. În circuit

închis, tensiunea la borne scade din cauza rezistenţei interne. Aceasta apare atât din cauza

rezistivităţii electrice a electrozilor, cât ţi, mai ales, din cauza duratei reacţiei electrochimice care

limitează viteza de transport a sarcinilor electrice.

Descărcare Încărcare

Fig. 96 Transportul sarcinilor electrice în interiorul şi exteriorul unui element de acumulator








Pag

e10

6

În Fig. 97 se prezintă o caracteristică tipică de descărcare a unui element de

acumulator în care se evidenţiază gama tensiunilor de fincţionare.

Tensiunea nominală a elementului corespunde regiunii platoului caracteristicii de

descărcare. Se evidenţiază şi tensiunea minimă utilizabilă (end voltage), precum şi pragul de

descărcare profundă (cut-off voltage).

CAPACITATEA BATERIEI – capacitatea teoretică a unei baterii este determinată de

cantitatea materialelor active din componenţa acesteia şi reprezintă cantitatea totală de sarcină

electrică ce poate fi implicată în reacţia electrochimică. Capacitatea nominală este parametrul

cel mai important prin care se caracterizează o baterie şi se măsoară în Coulombi (C) sau în

Amperi oră (Ah). Valoarea capacităţii exprimată în Ah constituie o indicaţie a cantităţii de

sarcină electrică pe care o baterie o poate înmagazina şi elibera. O problemă specifică bateriilor

de acumulatoare este aceea că ele nu pot elibera sarcina înmagazinată oricât de repede şi nu pot

fi golite (descărcate complet).De aceea la simbolul capacităţii se adaugă un indice care arată

durata în ore pentru care se specifică valoarea capacităţii (Cn). Dacă nu se specifică indicele se

consideră valoarea implicită n=1. Cn/n reprezinta valoarea curentului pe care o baterie il poate

furniza unei sarcini in mod continuu timp de n ore.

De exemplu: C5 = 1000 mAh arată că bateria poate fi descărcată cu un curent constant de

200 mA timp de 5h. Crescând viteza de descărcare, de exemplu un curent constant de 1000 mA,

ar rezulta o durată teortică de 1h, dar, în realitate, durata de descărcare va fi mai mică şi astfel

capacitatea utilizabilă este mai mică decât cea nominală din cauza vitezei crescute de descărcare.

Tensiunea la gol - determinata de tipul

materialelor active

Tensiunea în circuit înhis -

determinata de rezistenta interna

Tensiunea nominala (de ex.1,2V la

NiCd si NiMeH, 3.6V la Li - Ion)

Tensiunea minimă utilizabilă - la care sistemul alimentat nu mai extrage

curent din baterie

Pragul de descărcare profundă - tensiunea sub care apar deteriorari ireversibile

Fig. 97. Caracteristica tipică de descărcare a unui element de acumulator








Pag

e10

7

Capacitatea bateriei nu este deci o constantă. Aceasta se modifică atât in functie de

viteza de descarcăre, aşa cum s-a arătat, dar şi în funcţie de durata de exploatare (vârsta),

numarul de cicluri încărcare/descărcare, temperatura ambiantă etc.

Viteza (curentul) de încărcare/descărcare se exprimă uzual în corelaţie cu capacitatea

nominală, Cn (C-rate). Astfel :

I = M·Cn

unde: I = curentul de încărcare/descărcare în A

M = un factor de multiplicare sau divizare

Cn = valoarea capacităţii nominale în Ah

n = durata în ore pentru care se specifică valoarea capacităţii

Exemplu: pentru o baterie cu capacitatea C = 1Ah,

- o rată de descărcare de 1C corespunde unui curent de descărcare de 1A

- o rata de incărcare de C/10 corespunde unui curent de încărcare de 100mA.

9.2.2 Tipuri de baterii

BATERII ACIDE CU PLUMB

Tehnologia ajunsă la maturitate, costul redus, durata bună de utilizare, capabilitatea de

descărcare la curenţi mari şi fiabilitatea ridicată sunt caracteristici care au condus la o utilizare

largă a acestor baterii, de exemplu la automobile sau la sursele de alimentare neîntreruptă (UPS).

Tensiunea nominală este de 2V/element. Constructiv un element are o placă pozitivă din bioxid

de Pb, o placă negatică din Pb spongios şi acid sulfuric în calitate de electrolit. Descărcarea

generează sulfat de Pb la ambele plăci şi apă, iar la încărcare se inversează procesul. La

supraîncărcare se degajă oxigen şi hydrogen şi deci se pierde apă.

BATERII NICHEL CADMIU

Având elemente etanşe şi jumătate din greutatea elementelor cu Pb şi acid de capacitate

comparabilă, bateriile cu NiCd au fost multă vreme alegerea pentru alimentarea sistemelor

portabile. Tensiunea nominală este de 1.2V/element, caracteristica de descărcare este foarte plată

şi suportă descărcarea la vârfuri mari de curent. Anodul este Cd metalic, catodul este oxid de Ni,

iar electrolitul este hidroxidul de potasiu. Din păcate, din cauza problemelor de mediu produse

de cadmiu aceste baterii au o utilizare din ce în ce mai restrânsă. Ca dezavantaj, se menţionează

reducerea capacităţii de reîncărcare produsă de aşa numitul „efect de memorie”. Acesta apare

atunci când un element este parţial descărcat şi apoi supraîncărcat o perioadă mai lungă, după

care capacitatea de reîncărcare poate fi redusă la energia extrasă pe durata descărcării parţiale.

BATERII CU NICHEL ŞI HIDRURĂ METALICĂ (NiMeH)








Pag

e10

8

Aceste baterii reprezintă o extensie a tehnologiei NiCd. Există deci multe caracteristici

comune, cum ar fi tensiunea nominală de 1,2V/element şi caracteristica plată de descărcare, dar

există şi deosebiri importante. În primul rând, constructiv, anodul este o hidrură metalică, deci

fără cadmiu. Rezultă că bateriile NiMeH prezintă mai puţine constrângeri de mediu şi sunt mai

mici şi mai uşoare dec’t cele NiCd. De asemenea, ele nu prezintă „efectul de memorie”, în

schimb sunt mai scumpe, nu suportă curenţi de descărcare la fel de mari şi manifestă o

autodescărcare mai accentuată.

BATERII LITIU-ION

Bateriile Li-ion au în prezent

cea mai mare densitate de energie

rezultând cele mai reduse valori ale

volumului şi greutăţii la valori

similare ale capacităţilor nominale

dintre toate tipurile de baterii. În plus,

tensiunea nominală mare, de

3,6V/element, conduce la un număr

redus de elemente. Din aceste motive

bateriile Li-ion sunt în prezent cele

mai utilizate la alimentarea

electronicelor portabile. Tehnologia

bateriilor bazate pe Li este încă în

dezvoltare, existând cercetări intense

pentru îmbunătăţirea performanţelor acestora. În Fig.98 se arată o variantă tipică de realizare a

unui element Li-Ion. Electrodul pozitiv se compune tipic dintr-un oxid metalic având fie o

structură în straturi (ca oxidul de litiu-cobalt LiCoO2), fie o structură tunelară (ca oxidul de litiu

mangan LiMn2O4) pe o folie de aluminiu colectoare de curent. Electrodul negativ se realizează

tipiv din grafit (carbon) pe un colector de curent din cupru. O problemă specifică bateriilor Li-

ion este necesitatea unor circuite de protecţie pentru a nu periclita siguranţa utilizatorului.

Protecţia este necesară atât la supraîncărcare (tensiunea pe element peste 4,35V), care poate

conduce la o dezmembrare bruscă a bateriei din cauza degajării de căldură şi oxigen, cât şi la

descărcare profundă (tensiunea pe element sub 2,5V), care conduce la deteriorarea permanentă a

performanţelor din cauza formării unor şunturi din cupru în urma descompunerii anodului.

CARACTERISTICI DE DESCĂRCARE PENTRU DIFERITE TIPURI DE BATERII

În Fig.99 se prezintă comparativ caracteristicile de descărcare pentru mai multe tipuri de

baterii, ilustrându-se astfel unele dintre proprietăţile menţionate anterior.

Fig. 98. Principiul de funcţionare al bateriilor Li-Ion








Pag

e10

9

9.2.3 Încărcarea bateriilor

PROBLEME SPECIFICE

O parte importantă a oricărui produs electronic portabil o constituie circuitul de încărcare

a bateriei. Complexitatea şi costul sistemului de încărcare depinde în principal de tipul bateriei şi

de timpul de reîncărcare.

Încărcarea lentă se defineşte în mod teoretic ca fiind un curent de încărcare care poate fi

aplicat bateriei un timp oricât de îndelungat fără deteriorarea elementelor. Valoarea curentului

corespunde cazului în care continuând încărcarea după ce un element este complet încărcat,

gazele degajate să se poată recombina în interior şi căldura produsă din cauză că energia

generatorului nu mai este absorbită de reacţia electrochimică să se poată disipa fără o creştere

exagerată a temperaturii elementului. Desigur, prin definiţie, în acest caz nu este necesară

detecţia terminării încărcării, rezultând un cost redus al încărcătorului, care este un simplu

generator de curent constant. Practic, această situaţie poate fi utilă doar la bateriile NiCd, care

suportă o încărcare neîntreruptă cu C/10. La această viteză de încărcare, ţinând cont şi de

randament , durata de reîncărcare reyultă de circa 12 ore. Elementele NIMeH nu sunt la fel de

tolerante la încărcarea neîntreruptă, producătorii specificând viteze maxime de încărcare în

Fig. 99. Caracteristici de descărcare pentru diferite tipuri de baterii








Pag

e11

0

siguranţă cuprinse între C/40 şi C/10. Elementele Li-ion folosesc încărcarea lentă pentru

refacerea acestora după o descărcare accentuată, dar aceasta trebuie oprită după un timp limită.

Încărcarea rapidă pentru bateriile cu Ni înseamnă în mod uzual o durată de o oră care

corespunde, ţinând cont şi de randament, la o viteză de încărcare de 1,2C. Problema la încărcarea

rapidă este că ea trebuie oprită atunci când elementele sunt complet încărcate, continuarea

încărcării conducând la creşterea accentuată a temperaturii şi la degajarea violentă de gaze care

pun în pericol utilizatorul. Este deci obligatoriu un circuit de sesizare a sfârşitului încărcării.

Tensiunea sau temperatura constituie în mod uzual prima metodă de stabilire a momentului

terminării încărcării, un circuit de temporuzare fiind metoda de rezervă care să asigure

terminarea încărcării dacă prima metodă nu reuşeşte.

La bateriile Li-ion ciclul de încărcare se divide în 2 segmente. Primul este o încărcare

rapidă, la curent constant, cu o valoare maximă recomandată de producător, urmărind creşterea

tensiunii pe element până la o valoare de prag prestabilită. La atingerea acestei valori de prag

începe al doilea segment în care încărcătorul va menţine tensiunea constantă şi va furniza

bateriei doar curentul necesar menţinerii constante a acestei tensiuni, curentul scăzând spre zero

la încărcarea completă. Principalii producători de elemente Li-ion recomandă valoarea de prag a

tensiunii de 4,200V ±50mV şi o viteză de încărcare de 1C ca valoare maximă a curentului de

încărcare utilizat. Cu aceste valori şi considerând terminarea încărcării la scîderea curentului sub

circa 0,7C, durata reîncărcării rezultă de circa 2 ore. Precizia valorii tensiunii de prag este critică.

O tensiune prea mare reduce numărul ciclurilor de încărcare-descărcare ce pot fi realizate (durata

de viaţă a bateriei), iar dacă tensiunea este prea mică atunci elementul nu se încarcă deplin. În

Fig. 100 se arată dependenţa relaţiei dintre capacitate şi numărul de cicluri de funcţionare de

tensiunea de încărcare. Se observă situaţia optimă pentru tensiunea de 4,2V remarcând chiar şi în

acest caz fenomenul de îmbătrânire (reducerea capacităţii cu numărul de cicluri de funcţionare).

Fig. 100. Accentuarea îmbătrânirii la creşterea

tensiunii de încărcare la elementele Li-Ion








Pag

e11

1

PROFILUL DE ÎNCĂRCARE PENTRU BATERII CU NICHEL

În Fig. 101 se prezintă caracteristicile de încărcare corelate cu variaţia temperaturii pentru

bateriile NiCd şi NiMeH la încărcarea cu 1C. Caracteristicile de încărcare sunt asemenea la cele

două tipuri de baterii. Comportarea cu temperatura diferă prin aceea că pe durata încărcării

temperatura scade foarte uşor la NiCd şi creşte uşor la NiMeH. Aceasta se explică prin faptul că

la NiCd reacţia electrochimică este endotermă (scade temperatura la încărcare), în timp ce la

NiMeH este exotermă. La finalul încărcării, când energia furnizată de încărcător nu mai este

preluată de reacţia electrochimică temperatura creşte accentuat în ambele cazuri.

Detectarea terminării încărcării se poate face fie prin detectarea schimbării pantei

tensiunii de la crescătoare la zero şi apoi la pantă descrescătoare, fie prin detectarea creşterii

pantei temperaturii. Sesizarea tensiunii este mai uşor de implementat deoarece terminalele pentru

citirea tensiunii sunt accesibile, dar este preferabilă sesizarea temperaturii care caracterizează

mai bine ce se întâmplă în interiorul elementului. Totuşi, măsurarea precisă a temperaturii

necesită un senzor plasat în carcasa bateriei ceea ce creşte costul de fabricaţie al acesteia.

Fig. 101. Profilul de încărcare pentru bateriile NiCd/NiMeH la încărcareacu 1C








Pag

e11

2

PROFILUL DE ÎNCĂRCARE PENTRU BATERII LI-ION

În Fig. 102 se prezintă caracteristica de încărcare pentru un element Li-Ion corelată cu

curentul de încărcare şi cu capacitatea. Se observă că încărcarea porneşte cu încărcare lentă la un

curent constant sub 0,1C deoarece bateria a fost descărcată profund, tensiunea fiind mai mică

decât un prag de circa 2,8V. Încărcătorul trebuie să oprească încărcarea dacă tensiunea nu atinge

pragul respectiv în circa o oră. După ce tensiunea atinge 2,8V se trece la încărcarea rapidă cu un

curent constant cel mult egal cu 1C. Tensiunea creşte până la 4,2V. Dacă acest prag nu este atins

în circa 1,5 ore încărcarea trebuie oprită. În continuare tensiunea se menţone constantă la 4,2V

curentul fiind scăzător. Scăderea curentului sub circa 0,07C este criteriul de terminare a

încărcării. Urmărind capacitatea se observă că în faza de încărcare la curent constant se atinge

circa 65% din capacitatea totală într-un timp de circa 33% din timpul total de încărcare, restul de

35% din capacitate fiind realizată în faza de încărcare la tensiune constantă, care durează cam

67% din timpul total.

Fig. 102. Profilul de încărcare pentru o celulă Li-Ion








Pag

e11

3

GAMA TENSIUNILOR PE ELEMENT LA BATERIILE LI-ION

În Fig. 103 se detaliază intervalele de tensiune şi fenomenele care impun introducerea

unor circuite de protecţie. Acestea nu trebuie să permită funcţionarea bateriei în afara domeniului

de funcţionare de 2,8V – 4,2V. Protecţia se realizează prin înserierea cu elementele bateriei a 2

tranzistoare MOS, unul cu canal n şi celălalt cu canal p, care pot fi comandate în blocare pentru

întreruperea temporară a încărcării sau descărcării.

9.3 Bateria de laptop

9.3.1 Noțiuni de bază

STRUCTURA

Bateria de laptop cuprinde:

acumulatoare – în prezent numai Li-Ion;

o parte electronică de control care asigură interfaţa dintre laptop şi acumulatoare

realizând:

- controlul încărcării-descărcării

- comunicaţia cu laptopul pentru transmiterea de informaţii specifice

carcasă.

COMBINAREA ACUMULATOARELOR

Structura internă a unei baterii de laptop presupune combinarea mai multor acumulatoare

în funcţie de tensiunea şi capacitatea necesară. Dacă o celulă are 3.7V şi o capacitate de

2200mAh, pentru a obţine o capacitate dublă la acelaşi tensiune se introduce în paralel încă o

Fig. 103. Gama tensiunilor pe element la bateriile Li-Ion








Pag

e11

4

celulă identică (întotdeauna identică, din acelaşi lot de producţie, pentru evitarea unor fenomene

de alterare).

În Fig. 104 se prezintă diverse configuraţii de baterii realizate prin combinarea celulelor

de acumulatoare, cea mai folosită fiind cea cu 6 celule 11,1V 4400mAh.

9.3.2 Acumulatorul Li-ion

Structura, principiul de funcţionare, principalii parametri şi profilul de încărcare au fost

deja prezentate. În Fig. 105 se arată construcţia unui element cilindric Li-ion frecvent folosit. În

continuare se vor sublinia câteva avantaje şi dezavantaje ale acestui tip de baterie şi se vor

prezenta câteva caracteristici de exploatare.

Avantaje:

densitate mare de energie;

Fig. 104. Variante de combinare a acumulatoarelor








Pag

e11

5

nu prezintă fenomene de “memorie” ca la cele cu Ni;

autodescarcare redusă;

tensiune nominală pe element ridicată;

nu necesită operaţii de întreţinere.

Dezavantaje:

cost mai ridicat;

se manifestă fenomenul de îmbătrânire ce conduce la micşorarea capacităţii în

timp (chiar şi cu bateria neutilizată); fenomenul este accentuat la temperaturi mai

ridicate;

necesită protecţii la tensiune scăzută şi la supraîncărcare;

necesită monitorizarea tensiunii pe fiecare celulă;

rezistenta internă fiind mai ridicată nu se pretează la aplicaţii care implică

descărcare accelerată;

variaţie mare de tensiune între stările extreme.

CARACTERISTICI DE EXPLOATARE

Număr limitat de cicluri încărcare/descărcare – în medie o baterie Li-Ion asigură între

300 şi 500 cicluri complete de încărcare/descărcare, timp în care autonomia bateriei scade

constant, până la mai puţin de 50% din capacitatea originală a bateriei, după care bateria poate fi

considerată ajunsă la capătul ciclului de viaţă util.

Pentru menţinerea capacităţii de stocare la un nivel ridicat, pentru cât mai multe cicluri de

reîncărcare, este de preferat să nu se încarce bateria la capacitate maximă şi să se evite pe cât

posibil ajungerea la o descărcare completă, situaţie în care mecanismele automate de protecţie

Fig. 105. Construcţia unui element Li-ion cilindric








Pag

e11

6

duc la închiderea dispozitivului alimentat de aceasta. Explicaţia pentru alegerea unui asemenea

tipar de utilizare este faptul ca electrozii unei baterii Li-Ion, confecţionaţi în mod tradiţional din

grafit, sunt supuşi unui stres suplimentar atunci când sunt împinşi către extremele unui ciclul

maxim de încărcare, respectiv descărcarea până la limita maximă admisă de tehnologie, ambele

ducând la o degradare mai rapidă a bateriei.

Durata de viaţă pentru o baterie Li-Ion este aproximativ de 3 ani, iar asta numai în

condiţiile de utilizare recomandate de fabricant, care presupun o temperatură de exploatare şi

depozitare ce nu depăşeşte niciodată valoarea de 25°C. Odată depăşit acest prag de temperatură,

procesul de îmbătrânire a bateriei accelerează într-un ritm galopant, longevitatea fiind măsurată

în luni dacă bateria este încălzită la peste 40°C în mod constant. În Fig. 106 se arată pierderea

capacităţii bateriei, în funcţie de temperatura la care este depozitată şi exploatată.

Temperatura de stocare şi exploatare a bateriilor Li-Ion este dependentă de mulţi

factori ca tipul de echipament şi felul cum este proiectat sistemul de ventilaţie, dar şi obicieiurile

fiecărui utilizator. Este usor de înţeles că un laptop bine ventilat, dar aşezat în mod frecvent pe

suprafaţa unei pături sau plapumă va avea mari probleme în ceea ce priveşte răcirea eficientă a

componentelor. Supraîncălzirea repetată a componentelor interne, deşi poate nu va duce la

instabilitate sau defectarea acestora, are drept rezultat producerea de căldură reziduală ce se

transmite mai departe către bateria Li-Ion. În aceste condiţii apare o îmbătrânire prematură a

bateriei Li-Ion, ce poate fi atribuita într-o bună măsură utilizatorului şi nu defectelor de fabricaţie

a bateriei.

Temperaturile scăzute au efectul de a amplifica rezistenţa internă a bateriei şi pot face

temporar inutilizabile bateriile cu un grad moderat de uzură. Motivul sensibilităţii excesive de

Fig. 106. Pierderea capacităţii bateriei, în funcţie de temperatura la care este depozitată şi

exploatată








Pag

e11

7

care dau dovadă bateriile Li-Ion în faţa temperaturilor ridicate este o consecinţă inevitabilă a

naturii extrem de volatile a componentei principale:elementul Litiu, care este o substanţă de

natură metalică, extrem de volatilă şi corozivă, care reacţionează violent la contactul cu

numeroase alte substanţe. Proprietăţile corozive ale litiului sunt puternic amplificate odată cu

creşterea temperaturii, ducând la oxidarea accelerată a învelişurilor şi membranelor ce separă

componentele bateriei, ducând în cele din urmă la daune ireversibile.

Curentul de încărcare: Un parametru important pentru o baterie este intensitatea

curentului de încărcare. Dacă acesta este foarte ridicată va duce la reducerea timpilor de aşteptate

pentru reîncărcarea la capacitatea maximă, dar în timp va micşora longevitatea bateriei. În

contrast, un curent de încărcare prea slab şi menţinut pe o perioadă mare de timp poate avea

efecte la fel de nedorite asupra longevităţii bateriei. Soluţia este evident atingerea unui punct de

echilibru, prin folosirea unui curent de încărcare potrivit.

Prin urmare este indicat ca la înlocuirea un alimentator AC pentru notebook să se caute

pe cât posibil unul dintre modelele aprobate de fabricantul echipamentului şi nu unul dintre aşa

zisele alimentatoare universale.

PARTEA ELECTRONICĂ DE CONTROL

Aceasta este o placă electronică ce conţine un microprocesor, uP, dedicat aplicaţiei de

acest tip (atât porturile cât şi programul software din memoria flash a uP sunt dedicate aplicaţiei

de control şi gestionare a încărcării-descărcării de celule Li-Ion), circuite cu tranzistoare, T,

pentru vehicularea curenţilor mari, diverşi rezistori şi condensatoriori, legăturile electrice +, Vp1,

Vp2, - de interconectare cu celulele acumulatoare şi un conector de tip SMBus de interconectare

cu laptopul. Pinii conectorului SMBus asigura semnalele de comunicare digitala cu laptopul D –

data, C – control, T – thermal enable şi polarităţile + şi – ale bateriei.

Fig. 107. Vedere a părţii electronice de control








Pag

e11

8

Fig. 107 prezintă o vedere a părţii electronice de control împreună cu elementele

acumulatoare şi carcasa bateriei, iar în Fig. 108 se schiţează structura tipică şi interconexiunile

specifice unui astfel de circuit.

9.4 Descrierea activităţilor de producţie şi testare a bateriilor

9.4.1 Departamentul ”Baterii de notebook”

OBIECTIVUL PRINCIPAL – producţia de baterii compatibile pentru notebookuri din

branduri şi modele din cele mai utilizate în Europa.

Fig. 108 Structura părţii electronice de control

Fig. 109 Baterie pentru notebook








Pag

e11

9

ACTIVITĂŢI ANEXE – testări şi diagnosticări pentru baterii de notebook uzate sau

noi, provenite din notebookurile care fac subiectul activităţii firmei (audit, refurbish, service),

precum şi consilierea agenţilor de vânzare, a electroniştilor şi testerilor care se ocupă de service

notebookuri şi a clienţilor solicitanţi cu privire la compatibilităţi şi necesităţi baterii.

9.4.2 Etapele de producție a bateriilor

Producerea unei baterii presupune, în mare, asamblarea elementelor componente ale

acesteia: celule acumulatoare Li-Ion, PCB (Printed Circuit Board - partea electronică a bateriei),

carcasa de plastic cu elementele sale anexe (etichete sticker, siteme de închidere, etc).

După stabilirea modelului/rilor vizate şi achiziţia componentelor necesare producţiei pot

fi îndeplinite următoarele etape ale acesteia:

alegerea, testarea şi calibrarea electrică a celulelor Li-Ion utilizate;

întocmirea schemei de sudură între celule (funcţie de modelul carcasei folosite şi de

legăturile electrice dintre celule şi PCB, care sunt impuse constructiv, se poate stabili

dispunerea acestora şi alege parametrii de sudura);

sudura dintre celule conform schemei de sudură şi modelarea dispunerii celulelor funcţie de

necesitate;

cuplarea dintre punctele de acces la polarităţile electrice ale celulelor şi firele

corespunzătoare ale PCB prin lipire cu fludor;

aplicare bandă izolatoare pe părţile expuse fenomenului de scurtcircuit;

modelarea dispunerii firelor electrice de legătură celule-PCB conform cu necesităţile impuse

de construcţia carcasei;

plasarea elementelor cuplate electric în interiorul carcasei (de obicei carcasa are două părţi

care vin îmbinate după ce toate elementele interne ale bateriei sunt plasate corespunzător);

conectarea bateriei astfel semi-asamblată la un tester specializat pentru iniţializare şi testare

înaintea finalizării asamblării;

după ce toate elementele interioare bateriei (unele baterii au sisteme de locking cu şine,

arcuri şi butoane) au fost corect plasate se aplică adeziv pe părţile special concepute ale

carcasei şi se trece cu mare atenţie la închiderea carcasei. Pentru fixarea bateriei in scopul

adeziunii corecte se folosesc cleşti speciali de presiune;

atașarea etichetelor aferente carcasei (pe acestea se regăsesc date despre modelul bateriei,

caracteristicile bateriei, compatibilități și informații despre producție și protecție).








Pag

e12

0

9.4.3 Aparate și software specifice folosite pentru producția și testarea bateriilor

PANOURI TESTARE CELULE LI-ION NEWARE BFGS-8512

Pot fi testate celule acumulatoar de tip Li-Ion prin efectuarea de cicluri specifice de

incărcare – descărcare obținând în final date despre capacitatea de stocare a energiei, indici

despre uzură și diverși parametrii specifici.

Urmărirea evoluției testelor se face în timp real, putând fi observați diverși parametri cum

ar fi tensiune, curent de încărcare sau descărcare, timpi de testare, capacitatea stocată sau

eliberată, etc.

Softul folosit BFGS permite programarea testelor și comunicarea datelor de test în timp

real, cu posibilitatea stocării datelor de test și a rezultatelor finale. Pe baza rezultatelor poate fi

efectuată gradarea celulelor, printarea rezultatelor permițând colectarea manuală a celor care

îndeplinesc condițiile optime de funcționare (v. Fig. 110 - 113).

Fig. 110. Celule Li-ion de testat

Fig. 111.

Două panouri NEWARE

BFGS-8512 capabile sa

testeze 512 celule

acumulator (256 per

panou) în tandem, cu

supraveghere individuală

și achiziție de date








Pag

e12

1

Fig. 112

Vizualizarea

individuală a

parametrilor

curent, tensiune,

capacitate şi

graficele rezultate

în urma testelor.

Fig. 113

Setarea paşilor de test: încărcare

lentă, pauză, încărcare rapidă,

pauză, descărcare, pauză,

reîncărcare








Pag

e12

2

Rezultatele finale pot fi printate şi pe baza lor se pot alege manual din panou celulele

bune (v. Fig.114).

APARATUL DE SUDURĂ CELULE SUNSTONE CD320DPM2

SunStone CD320DPM2 este o stație de sudură cu descărcare capacitivă cu două pulsuri

în punct rezistiv (Dual Pulse Capacitive Discharge Fine-Spot Resistance). Acest aparat de sudură

permite conectarea electrică între două sau mai multe celule prin sudura unei benzi metalice, de

obicei Nickel. Cei doi electrozi ai capului de sudură sunt plasaţi prin presare în punctul unde se

doreşte efectuarea sudurii. În urma descărcării capacitive între cei doi electrozi prin rezistenţa

metalului se obţine sudarea.

Fig. 114 Exemplu de listare

rezultate








Pag

e12

3

STAŢIE DE LIPIT

Această stație de lipit permite conectarea electrică dintre circuitul PCB al bateriei și

corpul accumulator al bateriei (cel obținut prin sudura dintre celulele componente cu aparatul de

la paragraful precedent).

Fig. 115. Aparatul de sudură Sunstone CD320PM2 ;

Schiţa procesului de sudură;

Exemplu de celule combinate prin sudură








Pag

e12

4

TESTERE BATERII NOTEBOOK (SMART BATTERY TESTERS)

Testerul BTS-10A: Acest tester portabil oferă date esențiale despre funcționalitatea unei baterii

și despre parametrii de interes (capacitate, tensiune de design versus capacitate, tensiune reale)

pe un afișaj lcd incorporat. Se mai pot obține informații detaliate despre producător, data

producție, serial, număr de cicluri și multe altele. Se pot efectua teste încărcare – descărcare cu

vizualizarea parametrilor tensiune – curent - capacitate în timp real.

RePower Smart battery charger: Acest tester este fix și necesită conectarea la un calculator cu

un software aferent. Patru porturi cu activitate independentă permit testarea de baterii și oferă

informații detaliate despre funcționalitățile bateriilor conectate. Față de primul tester acesta oferă

date despre viața bateriei și posibilități de diagnosticare a uzurilor sau defectelor de funcționare.

Fig. 116. Staţie de lipit

- PCB cu conductoarele conectate

- Aranjarea conductoarelor şi izolarea

părţilor expuse








Pag

e12

5

Exemplificarea relevanţei informaţiilor ce pot fi obţinute cu acest tester este prezentată în

Figurile 118 şi 119.

Fig. 117. RePower Smart battery

charger

Fig. 118

Date generale despre baterie,

funcţionarea şi evaluarea uzurii

acesteia: nume producător, nume

versiune software, serial, chimie,

capacitatea şi voltajul nominale de

design, curent şi voltaj maxim la

încărcare, capacitatea rămasă,

capacitatea maximă potenţială,

număr de cicluri încărcare-

descărcare, sănătatea bateriei

procentuală.








Pag

e12

6

PROGRAMATOARE

Programatorul este un circuit de interfață între un port USB (conectat la un calculator

folosind un soft special) și portul SMBus al unei baterii de notebook. Este folosit pentru

obținerea de informații pe care bateria le poate oferi și pentru a putea, în anumite condiții, scrie-

rescrie memoria flash a microcontrolerului aflat pe PCB-ul bateriei, operație necesară în anumite

cazuri pentru corectarea sau dictarea parametrilor de funcționare a bateriei. În general sunt

acceptate microcontrolere produse de Texas Instruments și sunt necesare softul bqEVSW și

suportul acestuia pentru microcontrolerul cu care se dorește comunicarea.

Exemplificarea funcţionalităţilor programatorului EV 2300 şi a software-lui aferent este

arătată în Fig. 121.

Fig. 120. Programatorul EV2300

Fig. 119

Detalii avansate despre baterie

şi posibilitatea identificării

eventualelor defecte pe baza

unor indici de stare.








Pag

e12

7

9.4.4 Gestionarea producției de baterii

Atât componentele folosite cât și bateriile ca produs finit necesita o gestionare, atât

pentru sistemul intern al firmei cât și pentru contabilizarea acestora ca produse vandabile din

punct de vedere fiscal. Pentru aceasta se folosește sistemul intern CRM (Customer Relationship

Management). Fizic, materiile prime și bateriile finite sunt depozitate organizat, cu evidență

electronică a locației pentru fiecare dintre acestea. Evidența compatibilităților bateriilor

disponibile (denumiri, imagini baterii, caracteristici, part numbers compatibile, notebookuri

compatibile) este ținută într-o bază de date. Un exemplu este prezentat în Fig. 122.

Fig. 121. Funcţionalităţile programatorului şi a software-lui aferent








Pag

e12

8

Fig. 122. Bază de date cu evidența compatibilităților bateriilor disponibile








Pag

e12

9

Colaboratori realizare material informațional

Personal responsabil din partea

SC NERA COMPUTERS SRL

Casiean Vasile

Cozmovici Radu

Neagu George

Puiu Cezar

Trinca Laurențiu

Mihalache Victor Olivian

Momita Andrei Bogdan

Martiniuc Ștefan Cristian

Mircea Adrian

Orita Andrei

Lemnaru Leontin-Ioan

Omar Ahmad

Magureanu Costel-Ionuț

Parfene Adrian Marius

Personal responsabil din partea

partenerului

Universitatea Tehnică “Gh. Asachi”, Iași

Burdia Dănuț

Ursaru Ovidiu

Serban Elena

Cleju Ioan

Grigoras Victor

Florea Mihail

Documents

NERA Computersstudenti.neracomputers.ro/static/files/MATERIAL_INFOMAT... · 2015. 2. 16. · Investeşte în oameni ! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea