Ремонт материнских плат

Коротко: устройство и ремонт материнских плат

Материнская плата представляет собой сложное устройство, выполненное по многослойной технологии монтажа. Несмотря на разнообразие материнских плат, их объединяет одна функция: сопряжение основных узлов компьютера таких как центральный процессор, память и устройство ввода-вывода. Множество материнских плат, собраны на SMD компонентах, т.е. бескорпусных деталях, в которых отсутствуют гибкие выводы. Именно поэтому, ремонт материнских плат, довольно сложный и трудоемкий процесс. Плотность монтажа компонентов материнских плат очень высокая, да и размер этих компонентов крайне мал. Что бы производить качественный ремонт материнских плат, одного паяльника недостаточно: необходим специальный инструмент для монтажа/демонтажа деталей. Распространенные признаки выхода из строя материнских плат:

• Компьютер включается, но видеосигнал и сигналы CMOS отсутствуют.

• Не работают USB порты, звук, приводы компьютера/ноутбука.

• При заведомо исправных модулях памяти и винчестера, установить ОС не представляется возможным.

• Вздулись электролитические конденсаторы в цепях питания процессора (CPU) материнской платы.

 

Ремонт цепей питания материнских плат

Фазы питания центрального процессора располагаются на материнской плате и состоят из: ШИМ-контроллера (микросхема-генератор импульсов), микросхем-драйверов и мощных ключевых транзисторов (MOSFET, МДП/МОП-транзисторов). От микросхемы ШИМ-контроллера (через микросхемы интегральных драйверов) управляющие импульсы поступают на преобразователи состоящие из двух MOSFET (ключевых транзисторов) включенных по полумостовой схеме. На схеме ниже показана одна фаза питания материнской платы. Каждая такая фаза образована управляющим драйвером, двумя MOSFET (ключевыми транзисторами), дросселем L и конденсатором C располагаемых поближе к сокету процессора материнской платы. ШИМ-контроллер (PWM-контроллер) обычно подает управляющие импульсы на несколько фаз питания. Конструктивно на материнских платах все компоненты фаз питания располагаются отдельно: т.е. отдельная микросхема-драйвер, пара MOSFET (транзисторов), дроссель и конденсатор. Такой способ реализации линий питания используют большинство производителей материнских плат.

 

Реализация фаз питания материнских плат по принципу Drivers+MOSFETs

Некоторые производители материнских плат применяют другой подход используя одну микросхему объединяющую пару MOSFET-транзисторов и микросхему-драйвер. Такая технология называется Driver + MOSFETs сокращенно DrMOS и обеспечивает более низкую температуру работы и большую компактность расположения узлов материнской платы. Технологию DrMOS используют такие производители материнских плат как MSI и Gigabyte.

Ремонт фаз питания CPU материнских плат

Исходя из вышеизложенной информации, ремонт материнских плат состоит из диагностики фаз питания: контроля импульсов ШИМ,
прозвона пар транзисторов-MOSFET, прозвона электролитических конденсаторов. Довольно часто, в процессе ремонта материнских плат, приходится заменять вышедшие из строя конденсаторы, о неисправности которых, можно судить уже на стадии визуального осмотра: их корпус
взут, видны следы вытекшего электролита. Такой конденсатор не в силах обеспечить нормальный режим работы фазы питания материнской платы.  На заметку: мелкий ремонт материнских плат состоящий из замены конденсаторов или MOSFET-транзисторов, лучше производить при помощи маломощного паяльника имеющего гальваническую развязку от сети и специального отсоса для припоя.

Ремонт материнских плат: замена конденсаторов

Про вздувшиеся конденсаторы на материнской плате, следует поговорить отдельно. Любой конденсатор, имеет номинальное напряжение работы, при повышении которого, он начинает постепенно выходить из строя. Давление и температура внутри его корпуса растут, что приводит к повреждению специальной верхней крышечки которая лопается в определенных местах. Производя ремонт материнских плат, визуально выявить конденсатор который таким образом «потёк» очень легко. Но следует отметить, что данный тип неисправности таит подвох: конденсаторы выходят из строя не только по причине работы не в номинальном режиме, но и вследствие повышения внутренней температуры из-за применения некачественных материалов. Так же, следует обратить внимание на выходные напряжения блока питания (и осмотреть его электролитические конденсаторы тоже). Работающий «не в режиме» блок питания способен вывести из строя даже новую материнскую плату.  Таким образом, ремонт материнской платы заключается не только в замене вздувшихся конденсаторов, а и в обязательной проверке и, если необходимо, замене блока питания!

Ремонт материнских плат — реболлинг чипа

Распространенный вид ремонта материнских плат — реболлинг

Реболлинг чипа (моста) материнской платы — это, по сути, перепайка и восстановление нормального контакта микросхемы с материнской платой. Случается, что вследствие перегрева микросхемы-моста (чипа), припой соединяющий контактные поверхности микросхемы и материнской платы плавится, растекается и вызывает замыкания соседних контактов. В таком случае, прибегают к реболлингу — выпаиванию чипа при помощи ИК паяльной станции, удалению припоя с контактных поверхностей и запаиванию микросхемы заново. При исправном чипе, реболлинг — относительно недорогая процедура.

Диагностика и ремонт материнской платы на примере Biostar A785-GE

Ниже представлена диагностика материнской платы Biostar A785-GE при помощи мультиметра. Заявленная неисправность: при наличии модуля ОЗУ в любом из слотов — отсутствие старта материнской платы, при отсутствии ОЗУ — повторяющиеся короткие сигналы POST BIOS.

Принцип диагностики материнской платы гласит: после визуального осмотра обязательная проверка питающих напряжений ремонтируемого устройства и его узлов.

То, что материнская плата пытается стартовать при отсутствующей планке оперативной памяти и даже проходит какие-то этапы самотестирования означает, что на процессор приходят все питающие напряжения, клокер работает и сигнал Reset снят, а отсутствие старта при вставленном в слот модуле ОЗУ свидетельствует о проблемах с питающими напряжениями оперативной памяти.

Давайте попробуем разобраться какие напряжения необходимы для работы оперативной памяти DDR-II

Основные напряжения питания ОЗУ на материнской плате следующие:

• VDD — Напряжение питания модулей ОЗУ (для DDR-II — 1.8В).
• VDDSPD — Напряжение питания микросхемы SPD (маленькая восьминожечная, в ней зашиты параметры модуля).
• VREF — Опорное напряжение (1/2 от питающего).
• VTT — напряжение терминации (половина питающего, т.е. 1/2 VDD). Для модулей DDR-I и DDR-II оно подводится из-вне, с резисторных сборок распаянных на материнке. Для DDR-III цепи терминации VTT распаяны уже на самой плате модуля ОЗУ.

Диагностика неисправной материнской платы с помощью мультиметра показала наличие всех питающих напряжений кроме терминирующих (VTT). Напряжение терминации призвано устранить т.н. «звон» — ненужные отражения полезного сигнала.Напряжение терминации подается на модуль ОЗУ через резисторные сборки распаянные непосредственно на материнской плате и соответственно замерять его удобно именно на этих сборках.

За напряжения терминации отвечает микросхема-регулятор (LDO) — FP6137C. Она состоит из операционного усилителя и пары n-канальных полевых транзисторов включенных по двухтактной схеме. Для правильной работы FP6137C ей требуются:

• Напряжение питания транзисторов — VIN и VCNTL — питание операционного усилителя.
• REFEN — разрешающее напряжение «включающее» микросхему (пачки импульсов).
• VOUT — выход регулятора, имеет форму прямоугольных импульсов частотой 1KHz. На этом выводе и формируется напряжение VTT 0.9/1.25В По сути выходное напряжение = 1/2 питающего напряжения оконечного транзисторного каскада VIN.

Согласно даташиту на микросхеме LDO FP6137C присутствовали все необходимые для ее работы напряжения, однако на выходе оставался по прежнему низкий уровень. Данная микросхема была признана неисправной и заменена аналогичной RT9199 от Richtek.

После ее замены материнская плата Biostar A785-GE успешно стартовала.