Инструкционая картка для проведення заняття № 10-12
Учбової практики по дисципліні
"Електрорадіовиміри"
1.Тема заняття: Діагностика материнської плати частина 2. Перевірка ланцюга живлення південного моста, ШИМ - контроллера.
2. Робоче місце: лабораторія радіомонтажу (аудиторія №501).
3. Мета заняття: навчиться перевіряти ланцюг живлення південного моста і ШИМ - контроллер на материнській платі за допомогою мультиметра.
4. Матеріально - технічне оснащення робочого місця: мультиметр, материнська плата.
5. Правила по охороні праці на робочому місці: інструкція № 1, інструкція № 2, інструкція №3, інструкція№4, інструкція №5 по охороні праці на робочому місці.
6. Зміст і послідовність виконання завдання:
6.1 Методичні вказівки до виконання роботи:
Теоретичні відомості.
Типові проблеми материнських плат.
Спершу приведемо корисну статистику, щоб приблизно знати, де може бути причина несправності. Якщо комп'ютер не включається, то, передусім, потрібно його розібрати і постаратися знайти характерний запах гару і з'ясувати, звідки він йде.
Якщо його немає, то варто перевірити надійність підключення живлення.
Якщо перевірка не допомогла, то варто включити ПК і перевірити, чи крутяться вентилятори блоку живлення (БП), корпусу і кулера процесора (заразом перевірте кріплення кулера). Якщо не крутяться, і вінчестер не видає характерного звуку розкручування шпинделя, то вийшов з ладу блок живлення. Наявність напруги на його виході можна перевірити тестером помірявши величину напруги на контактах системної плати в тому місці, де джгут дротів живлення сполучений з БП. Варто підключити новий БП і перевірити цілісність інших компонентів. Для початку їх необхідно візуально оглянути на предмет наявності горілих елементів.
Не дивлячись на те, що робочий монітор ламається досить рідко, варто перевірити, чи подаються на нього сигнали з відеоадаптера. Для цього осцилографом на контактах 10 і 13 (земля і синхронізація відповідно) 15-контактного роз'єму D - Sub відеоадаптера, вставленого в материнську плату, треба перевірити наявність робочих сигналів.
Щоб полегшити завдання пошуку несправного компонента, приведу найбільш симптоми поломок різного устаткування, що часто зустрічаються. Коли процесор виходить з ладу, то найчастіше на його ніжках видно сліди гару.
У материнських платах найбільш поломка, що часто зустрічається, - вихід з ладу дискретних елементів, особливо конденсаторів в VRM (Voltage Regulation Module, є LC -фильтр). Та і сам цей блок може вигоріти. Нерідко електролітичні конденсатори просто роздуваються, що вимагає їх заміни. Також момент, що часто зустрічається, - "вибивання" транзисторів в районі північного моста, модулів пам'яті і VRM. Їх можна визначити по ніжках, що підгоріли, і потемніннях в цій області. Зустрічаються і виходи з ладу тактових генераторів і ліній затримки, а також вигорання портів.
Також явище, що іноді зустрічається, - порушення контакту на платі. Це може бути викликано приміщенням плати розширення в слот не до кінця, прогином плати, закороченням контактів на зворотному боці плати на корпус, нестачею довжини дротів, що йдуть від БП до материнської плати.
У вінчестерах найвразливіше місце - контроллер, що перегрівся, і IDE -разъем. Згорілий контроллер можна визначити по потемніннях поряд з місцями його кріплення. Перегрівши мікросхеми приводить і до погіршення контакту між контроллером HDD і гермоблоком. Механічні проблеми двигуна вінчестера можна визначити по сильній вібрації корпусу HDD при обертанні дисків. Масові неполадки були помічені у дисків IBM серії DTLA і Ericsson (70GXP і 60GXP), Maxtor 541DX, Quantum Fireball 3, Fujitsu серії MPG.
У CD -приводах найчастіше виходить з ладу оптико-механічна частина. Зокрема механізм позиціонування лазера і визначення диска. Як правило, така поломка викликається несправністю МСУ (мікропроцесор системного управління), який виробляє сигнали, що управляють, а також драйвера двигуна лазерного зчитувача, який відповідає за сигнал збудження. Для їх перевірки необхідно промірити вихідні сигнали на відповідних контактах МСУ. Характерним симптомом несправності МСУ являється відсутність переміщення лазерного зчитувача при первинному включенні живлення. У флоппи-дисководов найчастіше зустрічаються механічні поломки пов'язані з підйомником і притиском дискети.
Апаратна діагностика
Перший засіб дуже банальний, але цілком дієво. Роботу окремих блоків можна перевірити, доторкнувшись до них рукою, щоб перевірити їх нагрів. Після хвилинного включення повинні грітися чіпсет, процесор, чіпи пам'яті і блоки відеокарти. Якщо вони здаються теплими, то цього вистачає, щоб зробити висновок хоч би про те, що на ці елементи подається живлення. З великою часткою вірогідності вони повинні виявитися робітниками.
Другий засіб більш науково і вимагає деякої інженерної підготовки. Полягає воно у вимірі потенціалів на різних елементах. Для цього потрібний тестер і осцилограф. Бажано мати карту розводки материнської плати, оскільки вона багатошарова, і проходження сигналів не так очевидно. Почати виміри варто з силових елементів вхідних ланцюгів і стабілізуючих і шунтуючих конденсаторів, перевірити наявність +3,3 і +5 У у відповідних місцях материнської плати, роботу тактових генераторів. Після цього варто перевірити наявність штатних сигналів на виводах сокета процесора. Далі перевірити наявність сигналів в слотах і портах. В останню чергу варто зайнятися логічними елементами (хоча ремонт їх часто виявляється справою безрозсудною). Для цього вам буде потрібно знання розводки портів і слотів. Ця інформація приведена в таблицях.
Нерідкі випадки вигорання материнської плати із-за неякісного живлення.
Ремонт:
Якщо материнська плата вийшла з ладу з цієї причини, швидше за все, постраждали вузли, що відповідають за живлення окремих пристроїв, встановлених на матері. У такому разі треба перевірити наявність і відповідність нормі напруги на процесорі, оперативній пам'яті і шині PCI. Але перед цією трудомісткою процедурою варто провести попередній аналіз ситуації за допомогою індикатора POST кодів - він вкаже на явно несправні вузли. Протестувавши плату і визначивши за вказаним кодом несправну ділянку, можна приступати до детальнішої діагностики і ремонту.
Припустимо, що індикатор вказав на проблему з процесором.
Перевірка виявила, що на CPU не поступає живляча напруга (подібна ситуація може скластися і з іншими пристроями, що мають окрему подачу енергії). Таким чином, логічно зробити висновок, що несправна система живлення процесора. Живлення CPU і багатьох інших пристроїв засноване на так званих контроллерах (ШИМ - широко-імпульсна модуляція мал. 1) ШИМ.
ШИМ є керованим стабілізатором напруги, за допомогою якої можна набути різних його значень (для різних процесорів або при оверклокинге). Окрім ШИМ'ов в такому "вузлі" живлення знаходяться додаткові стабілізатори, конденсатори, транзисторні ключі і інші елементи, але найчастіше виходить з ладу саме сам ШИМ. Варто згадати, що при стрибку напруги, викликаному згоранням блоку живлення, також може статися пробій (із закипанням і, іноді, здуттям) електролітичних конденсаторів, встановлених в ланцюзі живлення.
ШИМ, батарея з електролітичних конденсаторів, рядок з MOSFET 'ов (силові ключі - польові транзистори, великі і малі), 1-3 дроселі, утворюють схему DC - DC konverter'a, головним обов'язком якого є живлення процесора.
Мал. 1 Ланцюг живлення, на малюнку мікросхема являється ШИМ контроллером
Це - програмований перетворювач постійної напруги фірми "Fairchild Semiconductor". Зазвичай розташовується поряд з панелькой процесора в оточенні великих конденсаторів, дроселів і купи силових транзисторів і діодів. Має 24 ніжки. Працює за принципом ключового перетворювача з широко-імпульсним управлінням і індуктивним накопичувачем (накопичувачі - це чорні феритові кільця з мідним дротом). Мікросхема цим самим управлінням і займається. На ніжки 1-5 з процесора поступає 5 розрядів двійкового коду, нулі і одиниці, вихідної напруги, в соотвествие з яким цифрова схема управління формує послідовності прямокутних імпульсів змінної тривалості (тобто широти, звідки і назва) на ніжках 14/17 і 11/8, керівників ключами на польових транзисторах (це чорні квадратні пігулки з трьома ніжками), які на певний час комутують накопичувальну індуктивність і джерело живлення +5 вольт. В результаті з +5 вольт виходить ваша напруга +1,644 вольта. М/з FAN5091 може програмуватися на вихідну напругу від 1,1 вольта до 1,85 вольта з кроком 25 мілівольт і точністю 1% і призначена для побудови джерел живлення із струмом навантаження до 50 ампер. Частота перетворення програмується від 200 кГц до 2 мГц. М/з має два симетричні канали, має захист від підвищення і пониження живлячої напруги і перегрівання: при +150 градусах відключається, а при +40 включається знову.
Перехорають ці fan украй рідко, в першу чергу перевіряти 10-омный резистор по її (ШИМ) живленню. Через те, що він злегка підгорів і на живленні ШИМ-а 8 замість 12 Ом - ланцюг може не працювати. Можна їх просто викинути і поставити перемички. Ще перевіряти конденсатори по софт-старту і в бустерних ланцюгах.
Якщо після "натиснення" power_on, запускається вентилятор і тут же усе гасне, швидше за все, йде в захист - потрібно шукати коротке замикання по живленню. Для перевірки VRM, можна випаяти дроселі, і таким чином з'ясувати, на якому етапі коротить, до або після них. Якщо до, то швидше за все пробій у мосфетов, якщо потім, то - в конденсаторах.
Для точної діагностики роботи ШИМ'а краще мати осцилограф, але якщо його ні можна обійтися і простим мультиметром. В першу чергу треба спробувати знайти інформацію про вразливі місця схеми живлення цієї моделі плати. Якщо нічого з'ясувати не вдалося, слід перевірити ланцюг живлення на предмет короткого замикання. Якщо воно присутнє, швидше за все справа або в одному із стабілізаторів живлення, або в якомусь конденсаторі. Усунувши коротке замикання, треба "продзвонити" ланцюг і прослідкувати шлях від процесора до ШИМ'а, тобто знайти і перевірити по черзі (при включеній платі) усі елементи, що стоять в ланцюзі живлення. Таким чином можна відшукати точку, в якій пропадає напруга, і можливого винуватця несправності. Після витягання з плати згорілого компонента необхідно знайти опис основних елементів схеми живлення і перевірити її на наявність коротких замикань і невідповідних документації напруги. Потім можна встановлювати новий елемент, не побоюючись його зіпсувати.
Несправності в ланцюзі живлення материнської плати можуть виникати також з вини виробника. Найчастіше це виражається в нестримно висихаючих електролітичних конденсаторах (причини можуть бути дуже різні: від низької якості конденсаторів до перегрівання), які при цьому втрачають свою місткість і можуть викликати коротке замикання. Найчастіше в результаті цього зовнішній вигляд елементів схеми не міняється, але плата не працює.
Алгоритм пошуку несправності такий же, як і у попередньому випадку.
- - Материнська плата формату ATX не включається взагалі.
Якщо є осцилограф, треба перевірити роботу тактового генератора. За неї відповідає кварц з маркіровкою 32768 Гц. Найчастіше він виглядає як маленький блискучий циліндр з двома ніжками. Якщо осцилографа немає, можна спробувати просто його поміняти, знявши з будь-якої іншої матері.
- - Уся необхідна напруга присутня, але система не запускається, процесор не гріється.
Треба вищезгаданим способом перевірити роботу кварцу 14.318 Мгц.
Проблеми з охолодженням
Іноді, через досить тривалий час після купівлі, материнська плата може несподівано виходити зі строю, причому несистемно. В цьому випадку варто зняти радіатор з північного моста і перевірити якість термічного інтерфейсу. Якщо виробник заощадив і замість хорошої термопасти поставив дешевий термоскотч, то міст починає перегріватися, термоскотч - висихати. Іноді не буває ніякого термоінтерфейса, а сам радіатор має нерівну підошву. Щоб усунути проблему, необхідно видалити залишки старого термоінтерфейса, вирівняти і відполірувати підошву радіатора і нанести шар якісної термопасти. При купівлі дешевих материнских плат варто зробити цю процедуру відразу, не чекаючи виникнення проблем.
Як перевірити - чи згорів Південний Міст Intel.
Частою причиною несправності материнської плати є вихід з ладу південного моста (мікросхеми FW82801 EB/ER/DB та ін.). Зазвичай до цього призводить некоректне підключення USB -пристроїв до додаткових USB портів на платі, які знаходяться поряд з південним мостом. Ці порти не захищені від пробою статичної електрики і кидків струму, що виникають при підключенні/відключенні зовнішніх USB пристроїв.
На багатьох материнських платах пристрою захисту південного моста або не передбачені, або не спрацьовують. В результаті проходження через південний міст материнської плати великих струмів, можливі два варіанти несправності:
- вигорання мікросхеми південного моста
- відшаровування південного моста.
В результаті сильного нагріву, відбувається втрата нормального контакту мікросхеми з материнською платою в результаті відшаровування одного або більш за кульки припою BGA.
Провівши ремонт материнської плати, що полягає в заміні мікросхеми південного моста, можна отримати повністю справну материнську плату
На переважній більшості плат від Gigabyte при подачі чергового живлення південний міст починає розжарюватися за 5-30 секунд. Якщо ж в черговому режимі міст холодний, але відразу після включення починає сильно грітися, це вказує на несправність формувача живлення моста 1,5В. Для плат ASUS це каскадний стабілізатор, виконаний на двох польових транзисторах (3,3--->2,4--->1,5), а на платах Gigabyte один-два парралельно включених транзистора (у простих плат 3,3--->1,5, у новіших 2,5--->1,5, при цьому 2,5 У формується ШИМ-перетворювачем). Сам же міст в більшості випадків залишається робітником.
У найпростішому випадку при несправному південному мосту POST -индикатор показує код 25 для Award BIOS і D0 - D4 або DD для AMI BIOS.
У 99% випадків один і більш USB Data виводів коротять на "землю", що легко можна перевірити продзвонивши їх (рис 2). На фото червоним обведені усі виводи USB Data для плати Gigabyte 8IPE1000 rev.3.1, які треба продзвонити.
Самі труднодиагностируемые випадки, це коли USB Data не коротить на землю, чергова напруга не просаджена і міст не розжарюється навіть після запуску плати. Але таких випадки рідкісні і це швидше виключення.
За статистикою в 60% випадків винен китайський DATA -кабель для стільникових телефонів. Ще 30%
доводиться на USB Flash Drive і 10% на інші USB пристрою. Проте, були випадки, коли USB пристрою не використовувалися на платі, але міст згорав, сам по собі! Для профілактики, при активному використанні DATA -кабелей стільникових, рекомендується встановлювати додатковий PCI - USB контроллер.
Мал. 2 Перевірка D+, D -
Хід роботи
- Перевірка ланцюга живлення південного моста:
По черзі перевіряємо польові транзистори і записуємо в зошит напругу на їх ніжках.
Мал. 3 Напруга на витоку.
Мал. 4 Напруга на стоці.
Мал. 5 Напруга на затворі
Мал. 6 Напруга на стоці транзистора 2
Мал. 7 Напруга на витоку транзистора 2
Мал. 8 Напруги на виводах транзисторів.
2. Перевірка ШИМ-чергової напруги на прикладі МАХ 1999 на ніжках:
Номер ніжок вважається проти годинникової стрілки від "ключа" в даному випадку білій лінії.
1.Vin - 19V
2.6 - pin SHDN=5v(балка 1).При балка 0 Шим не працюватиме
3.Перевірте, чи є лінійна напруга 5V - AL на pin 18.
4.Тепер, перевірте pin 3,4, ON3 і сигнал ON5 повинні =балка 1.
Якщо на цих 2 контактах низький рівень(балка 0) тоді не буде 3.3 / 5 VPCU
5.Якщо 3.3/5VPCU нет- перевірити транзистори, конденсатори..К.З. по ланцюгу 3.3/5VPCU.
Напругу перевіряти до і після мосфетов 3.3/5VPCU
У відсутності напруги на процесора, ми перевіряємо працездатність ШИМ-контроллер вузла CPU.
1. Перевірити напругу на ніжках ШИМа за прикладом МАХ 1999.
2. Замалювати мікросхему.
3. Підписати ніжки і записати яку напругу на кожній ніжці. На наступне заняття викачати даташит цієї мікросхеми з інтернету і порівняти замереное напругу на виводах з напругою, яка вказана в документації даташит.
7. Закріплення придбаних умінь і навичок: усне опитування, перевірка практичних навичок роботи.
Після виконання завдань студент повинен:
Знати: як перевіряти ланцюг живлення південного моста за допомогою мультиметра.
Уміти: користуватися мультиметром для перевірки південного моста і контроллера ШИМ.
