Motherboard Berjalan dengan Baterai Li-Po Memulai Ulang Secara Acak

Saya menggunakan a MSI Z87I AC motherboard dengan prosesor Intel Core i7 4770T (2.5Ghz 8MB 4C 8T), 2GB DDR3 RAM dan 32GB SSD. Pengaturan ini digunakan pada kendaraan bawah air otonom saya. Unit catu daya adalah miniatur picoPSU-150 . Papan ini didukung menggunakan dua baterai 8000 mAh, 30C, Lithium-Polymer secara paralel yang biasanya diisi hingga sekitar 11.5V.

Motherboard secara acak me-reboot. Motherboard ini menjalankan Ubuntu 14.04 dan memiliki daemon yang terus berjalan di atasnya yang menggunakan OpenCV (perpustakaan visi komputer sumber terbuka) untuk memproses umpan bawah air dari dua webcam.

Saya telah mengamati reboot pada contoh yang berbeda -

1) Ketika daemon dimulai, atau
2) Daemon telah dimulai dan mengakses webcam, atau
3) Daemon telah berjalan dengan benar dan kemudian beberapa aktivitas tambahan seperti SSHing pengguna ke atau menjalankan aplikasi yang berbeda, atau
4) Ketika kernel Linux mulai memuat, tepat setelah layar grub

Pertama kali saya memulai sistem, katakan setelah beberapa hari, itu berfungsi dengan baik selama 2 - 3 jam dan kemudian reboot. Selama jam-jam ini saya menghidupkan dan mematikan daemon beberapa kali dan semuanya tetap baik-baik saja. Kemudian perlahan-lahan frekuensi reboot terus meningkat. Akhirnya saya berakhir dengan reboot motherboard terus menerus setiap kali pada titik # 1 atau # 4 yang disebutkan di atas.

Tidak ada masalah overheating. Bisakah itu menjadi masalah dengan PSU? Atau mungkinkah itu masalah tegangan atau listrik? Baterai digunakan dalam kisaran 10.5V - 11.5V. TDP maksimum untuk prosesor adalah 45W. PSU memiliki peringkat 150W dan baterai Li-Po dapat dengan mudah memasok arus yang dibutuhkan.

Baterai Lipo 3 sel harus membaca hampir 12,6V pada pengisian penuh, dan pada 10,5V hampir sepenuhnya terkuras. Jika sistem Anda tahan 2 ~ 3 jam dengan pengisian daya, maka aliran rata-rata saat ini harus kurang dari 8A (16Ah / 2 jam) atau 0,5C, sehingga tegangan harus bertahan di atas 11,0V selama pembuangan.

Jika tegangan baterai turun ke 10.5V maka Anda mengeringkannya sampai ke 'lutut' dari kurva debit. Pada titik ini setiap peningkatan permintaan saat ini akan menyebabkan voltase turun drastis. Garis hitam pada grafik di bawah ini menunjukkan kurva tegangan khas pada debit 1C. Di 0.5C garis akan sedikit lebih tinggi, tetapi dengan lutut yang lebih tajam di akhir.

Tegangan awal di bawah beban harus di atas 12V. Jika tidak maka Anda harus memeriksa untuk memastikan bahwa pengisi daya mengisi penuh baterai. Ketika baterai dikeluarkan dari pengisi daya, tegangan 'istirahat' atau tanpa beban seharusnya tepat di bawah 12.6V.

Saya menduga Anda hanya perlu kapasitas lebih untuk menjalankan waktu yang Anda inginkan. Namun untuk memastikan Anda bisa merekam arus dan tegangan dengan data logger, dan melihat apakah reboot sesuai dengan waktu tegangan rendah. Dengan menghitung Ah yang digunakan, Anda juga dapat menentukan kapasitas baterai yang diperlukan (setidaknya harus 20% lebih dari yang Anda harapkan akan digunakan).

Biasanya, pada motherboard PC, input 12V tidak digunakan oleh logika (apa pun) secara langsung. Dulu ada beberapa kegunaan, seperti port RS232, atau mungkin sebuah ampli audio dapat mengalir dari jalur 12V ... dan juga monitor HW (bagian dari chip SuperIO) mungkin memiliki input ADC untuk rail 12V. Selain itu, rel input 12V perkasa saat ini digunakan terutama untuk memberi makan sisi utama dari berbagai konverter buck: CPU VRM (turun ke sekitar 1,2-ish Volt), VRM lain untuk RAM (2,5, 1,8, mungkin 1,5 V ) dan beberapa rel volt rendah lainnya, apa pun chip yang berbeda mungkin perlu. Konverter buck ini menggunakan pengendali PWM dan FET yang ditentukan untuk lebih dari 12 V, mungkin 20 hingga 40 V mungkin beberapa nilai nominal. Kapasitor yang biasanya digunakan pada posisi ini sekarang adalah polimer padat 16V (dulu merupakan 25V "basah" di masa lalu). Konverter uang telah menstabilkan output, dan benar-benar menerima rentang input yang cukup luas. 10 hingga 15 V secara teknis tidak ada masalah.

Beberapa motherboard mungkin berisi cek POST di BIOS, yang memeriksa voltase rel (melalui chip monitor HW) dan mungkin menolak untuk boot jika voltase (atau suhu!) Di luar toleransi - tetapi "fitur" ini adalah sangat jarang.

Terlepas dari 12 V, motherboard PC ATX biasanya mengharapkan rel (5%) 5V dan 3.3V tepat pada input daya - meskipun terutama 5V saat ini hanya pernah digunakan untuk logika antarmuka, daripada untuk benar-benar menyalakan beberapa inti chip ... 3.3 Volt sebenarnya dapat digunakan untuk memberi daya pada beberapa chip (NIC, SuperIO, BIOS Flash dan sejenisnya) - tetapi kecuali jika Anda menambahkan beberapa kartu PCI yang lapar, konsumsinya biasanya sangat kecil. Pada papan berbasis Haswell modern, gabungan 5V dan 3.3V mungkin akan berjumlah di bawah 10 W (mungkin di bawah 5 W). Disk drive juga ada di stadion baseball itu (atau kurang).

Dan inilah tepatnya yang PicoPSU layani. Ini berisi beberapa konverter uang yang cukup efisien untuk rel 5V dan 3.3V. Saya telah melihat PicoPSU-160-XT dan saya kagum - dua saluran uang dengan output yang disinkronkan secara sinkron, lebih dari 90% efisiensi ... Jika Anda perlu memberi makan 10-20 W jus output, cukup hitung berapa banyak panas yang dihabiskan oleh switchers buck. Mereka hampir tidak hangat. Cabang "12V straight through" diimplementasikan menggunakan FET saluran-P hanya dengan beberapa miliohms RdsON. Itu juga tidak akan berkeringat. Saya akan lebih khawatir tentang resistensi seri parasit di konektor yang digunakan (beberapa terminal kabel berdaging akan lebih menarik bagi saya, untuk keperluan industri).

Kembali ke titik (setelah intro arsitektur). PicoPSU (-160-XT) berisi chip khusus untuk menghasilkan output "power good" (dan sinyal status kewarasan internal lainnya, tampaknya). Chip "power sanity watchdog" ini disebut TPS3510, dibuat oleh TI. Ini mengawasi 3.3V, 5V (baik over / under-voltage melalui pin input khusus per rail) dan 12V melalui input VDD, yang juga berfungsi untuk memberi daya pada chip. Input 12V secara nominal hanya memeriksa tegangan berlebih, tetapi pemeriksaan tegangan bawah 12V juga dapat (dan!) Diimplementasikan menggunakan pin PGI. Manual untuk PicoPSU menentukan bahwa output "power good" dari PSU (input motherboard, melalui konektor ATX) aktif antara 10,5 V dan 13,5 V. Ini akan menjelaskan mengapa motherboard "reset" sendiri di bawah sekitar 10.5V. Melihat ke dalam lembar data TPS3510, spesifikasi PicoPSU ini mungkin datang dengan "penyebaran" toleransi - batas atas sebenarnya mungkin lebih dari 14 V tergantung pada dioda eksternal, dan batas bawah tergantung pada ketepatan pembagi resistif eksternal ( dan chip TPS3510 itu sendiri memiliki beberapa toleransi khusus pada kedua ambang batas).

Ada dua implikasi penting:

1) Sinyal Power Good mungkin menjadi petunjuk mengapa motherboard jatuh ke reset, di bawah atau di atas ambang batas tegangan [Sunting]: sebenarnya PicoPSU mematikan output (termasuk 12V) ketika mendeteksi tegangan di bawah, dan hanya kembali ketika input kembali ke kisaran yang diizinkan, dengan penundaan tambahan pendek (sekitar setengah detik dari tampilannya). Diamati di laboratorium. Jadi motherboard tidak melakukan reset, itu benar-benar melakukan siklus daya yang tepat.

2) jika Anda cukup tahu elektronik sinyal kecil, dan Anda tidak peduli dengan garansi PicoPSU, Anda dapat mencoba mod ke jaringan pasif eksternal di sekitar TPS3510 (input VDD dan PGI) untuk memindahkan batas ke tempat yang Anda suka. . Tampaknya menjadi masalah satu resistor untuk batas bawah (PGI) dan satu resistor untuk batas atas (rel 12V diterapkan pada VDD melalui dioda dan mungkin resistor tambahan secara seri).

Jelas Anda meluncur jauh di luar spesifikasi ATX untuk power rail 12V. Garansi tidak berlaku, Anda sendiri. Tapi itu mungkin juga hanya berfungsi :-) Topi Elyt dan keramik cenderung menua lebih cepat jika Anda menjalankannya mendekati tegangan nominal, tetapi sekali lagi solid-poli sangat bagus dan keramik cenderung memiliki tegangan 2x lebih dari perkiraan oleh desainer mobo waras, jadi beberapa Volts di atas nominal 12 tidak ada salahnya.

PicoPSU tampaknya menjadi pekerjaan yang cukup baik, hanya saja bisa sedikit lebih murah, mengingat BOM dan kompleksitasnya, dibandingkan dengan PS / 2 PSU atau motherboard yang sama harganya :-)