Питание часов и CMOS в старых ПК
Может показаться, что единственная деталь компьютера, которая никогда не меняла стандарт и внешний вид — это часовая батарейка. Когда многие из читателей только родились, в x86-совместимых компьютерах уже применялась «таблетка» CR2032. Она и сейчас, в 2022 году, применяется для питания часов и сохранения настроек UEFI CMOS на материнских платах. Однако, стандартной она стала лишь ближе к 1997 году. До этого применялись разные другие стандарты, в том числе не редкостью были аккумуляторы. Увы, аккумуляторы оказались не вечными, и в этой статье мы поговорим о их замене.
Самым первым типом внешнего питания стали внешние литий-марганцевые батареи Panasonic BR-E3 или совместимые (на фото ниже). Эти подключаемые через 4-контактный разъём (на деле там используется только 2 контакта) батареи на 6 вольт надёжно питали микросхему часов и памяти CMOS типа MC146818A. Поскольку микросхема рассчитана на питание 3-6 В, подобные батареи надёжно поддерживали ход часов и сохранность настроек материнки долгие годы. Так было сделано в первых компьютерах IBM PC/AT модели 5170.
С развитием клонов PC/AT, сообразительные тайванцы решили, что раз для питания микросхемы достаточно 3 вольт, то можно полностью отказаться от внешней батарейки. И, не долго думая, поставили аккумулятор типа BVHx3, ёмкостью 60 либо 80 мА/ч. Он же 3/GP60K, он же «бочонок». Это сборка из трёх перезаряжаемых NiMH элементов, дающая в сумме 3,6 В напряжения при номинальном заряде (3,0-4,2 В).
На тот момент решение было разумным, поскольку такая схема питания позволила исключить дорогой внешний источник, а кроме того, даже несмотря на малую ёмкость аккумулятора, схема казалась вечной. При регулярном включении компьютера, аккумулятор постоянно заряжался. На случай, если ёмкости аккумулятора оказывалось недостаточно, авторы предусмотрели всё тот же 4-контактный разъём для внешней батареи. Для конца 80-ых и начала 90-ых годов это было разумным решением, что позволило компьютерам быстро завоевать рынок. Аккумулятор BVHx3, или как его прозвали «бочонок», справлялся со своей задачей всё время, пока эти компьютеры были актуальны.
К сожалению, авторы такой разработки не учли одного — «бочонки» BVHx3 имеют свойство вытекать, если их долго держать в разряженном виде. Содержимое аккумуляторов при попадании на материнскую плату вступает в химическую реакцию с дорожками, пайками и выводами деталей, и планомерно разрушает их. Регулярно заряжаемый аккумулятор может прослужить и до наших дней, но, увы, в большинстве случаев раритетные платы пережили 15-20-30 лет выключенными. Больше всего досталось материнкам в башенных корпусах, там злобный реактив стекал по плате вниз, разрушая всё на своём пути. Кто поумнее выпаивали или выкусывали BVHx3 кусачками заранее, чтобы спасти плату. Поэтому найти в наши дни старую материнскую плату с работающим «бочонком» почти не реально.
Что же делать если на плате больше нет аккумулятора? Можно найти этот BVHx3, и впаять на место. Они до сих пор выпускаются, и есть в свободной продаже. Но надо иметь в виду, что тогда придётся часто включать этот ПК, причём на длительное время. По примерным расчётам, для полного заряда BVHx3 60 мА/ч надо его держать под напряжением около 10 часов. Да, разряжается он медленно, поэтому его заряда хватит надолго. Но, тем не менее, для музейного хранения и включения несколько раз в год «бочонок» не очень оптимален.
Другой вариант это сделать внешний источник питания. С этим гораздо проще, поскольку можно использовать любой источник напряжения от 4,5 вольт и выше. Почему был взят именно такой порог? Дело в том, что разъём для внешней батареи подключён через диод, исключающий возможность зарядки батареи при включении питания ПК. Если бы не диод, батарейки бы «кипели» как автомобильный аккумулятор при перезаряде. Из-за этого диода напряжение на микросхеме часов ниже на 0,5 В, чем напряжение источника. И приплюсуем некоторый запас на разряд батареек, всё-таки, 3,5В это самый минимум.
Частой ошибкой является впаивание панельки под батарейку CR2032 на место «бочонка». Во-первых, при этом сохранится подпитка CR2032 (которая тоже не любит заряда, но если выпаять другой диод, зарядный, то эта проблема решается), а во-вторых напряжение новой «таблетки» составляет всего 3,3В. Следовательно, «таблетки» тут хватит весьма ненадолго. Проще подключиться к внешнему разъёму. Интересно, что однажды мне попадала плата на 386SX, в которой прежний хозяин заменил BVHx3 на CR2032. Батарейка из плоской превратилась в почти шарообразную, забавное зрелище.
Для примера беру материнскую плату PC Chips M326 под процессор 80386DX. Здесь уже когда-то выпаяли потёкший аккумулятор. Рядом со слотами под ОЗУ виднеется разъём EXT-BAT (JP1), служащий как раз под питание 4-6 В. Сюда и будем подключать самодельную внешнюю батарею.
В магазине радиодеталей легко находится колодка для батареек ААА. Можно взять на 3 или 4 батарейки, причём, тип не важен, АА или ААА. Если взять на 4 батарейки, то такой источник прослужит дольше, до самого полного истощения элементов. В моём случае в продаже на 4 батарейки не нашлось (все раскупили в тот день), взял на 3. И там же берётся штекерный разъём BLS-1×4, который является ответной частью к разъёму на материнке. Провода уже были на самой колодке.
Пока на полярность разъёма можно не обращать внимание. Контакты у данных разъёмов сделаны под обжим, поэтому паять их не стоит. Если есть паяльник, можно залудить провода, но только так, чтобы они слегка плотно заходили в клеммы разъёма. Дальше просто пассатижами разъём обжимается, и контакты вставляются в пластиковый держатель.
Теперь надо определить полярность подключения. Изначально у Panasonic BR-E3 один из контактов разъёма был выломан, а на штекере стояла заглушка, выполняющая роль ключа. Однако, в последующие годы перестали делать ключ, и надо доставать мультиметр (тестер). Сгодится даже простой DT830 или ТЛ-4М. Включаем его в режим омметра или прозвонки диодов, минусовой щуп подключаем на корпус компьютера. На одном из крайних контактов прибор должен показать нулевое сопротивление, а на другом очень большое (или бесконечность, OL). Соответственно, контакт с сопротивлением в ноль Ом будет являться минусовым, а противоположный плюсовым. Так и подключаем батарею. Если в разъёме есть перемычка, её нужно убрать — через неё сделан заряд «бочонка».
Получившуюся батарею можно закрепить любым удобным способом, например, на двухсторонний скотч. Или клей «Момент», как у очумелых ручек, или на синюю изоленту, кому что по душе.
Срок службы такого элемента сильно зависит от качества батареек, поскольку ток нагрузки сопоставим с саморазрядом батареек. Солевые батарейки, особенно Flarx как на фото, имеют свойство вытекать в первую неделю после разряда. Поэтому лучше использовать щелочные (алкалиновые).
Надеюсь, моя статья пригодится любителям старых компьютеров и «железа». Я сегодня намерянно не стал рассказывать про иные варианты питания CMOS-памяти и часов RTC — Dallas, Odin, Ni-Mn элементы на 3.7В, и другие, т.к. это уже будет достойно отдельной статьи, да и просто широко описано в сети Интернет.
Случайно набрёл на Ваш сайт и не мог остановиться, смотрел всё подряд — всё интересно, и нашёл много полезного для себя — у меня небольшая коллекция радиотехники советских времён.
Спасибо за прошлые воспоминания о работе с ПК на 386-х процессорах и т.д.! Самому часто приходилось менять батарейки для BIOS’a для разных марок ПК — где АА по 3 штуки, где бочёнки BVHx3, а потом и CR2032 в более поздних моделях, начиная с 486-х.
Где-то в районе конца 80-х в наш институт (вороне где-то бог послал кусочек…) поставили валютные 386-е ПК фирмы COMPAC с оперативной памятью (RAM) аж в 12 мегабайт! А DOS 3.1 мог ‘видеть’ и работать только с памятью до 1 Мгб, (да и того меньше, сейчас точные цифры уже не помню). Долго сначала мучались и мудрили как её использовать — эта техника для нас была совершенно новая, мы привыкли работать и программировать с перфокартами на огромных майнфреймах под названием ЕС ЭВМ. Никаких рекомендаций никто дать не мог, интернета ещё не подключили, пока не стал изучать подряд работу всех команд DOS’a и, в конце концов, нашел RAMDISK, который 11 Мгб ОЗУ превращал в быстрый дополнительный диск. На него мы при загрузке направляли переменные окружения, временные и рабочие файлы и программы. Это позволяло немного увеличить быстродействие ПК. Позже прочитал, что так делали и другие админы и программисты.
PS. Отдельное спасибо за программу для сравнения таблиц в EXCEL’e. Очень нужная прога, давно мечтал такую найти. Скачал, попробую и отпишу результат позже.
Очень полезный и интересный сайт!
Спасибо. 🙂
DOS да, только 640 КБ мог. Но был драйвер HIMEM, который появился только в поздних версиях DOS, или с софтом приносился. С ним целых 64 МБ можно заполучить.