Техническое обслуживание, поиск и устранение неисправностей материнских плат

Существуют системные платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя системной платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов: так называемый «бренд», например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы.

2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ МАТЕРИНСКИХ ПЛАТ

2.1 Основные причины неисправностей системных плат

Прежде всего, стоит разделить все причины  поломок на две категории: по вине пользователя и по вине «внешних»  обстоятельств. Дело в том, что чаще всего встречаются вполне характерные и ожидаемые неисправности, главное - четко знать причину, повлекшую поломку.

Чаще всего  по вине пользователей возникают  те или иные механические повреждения. К таковым можно отнести поломки  разъемов, поцарапанные соскочившей отверткой дорожки, простая неаккуратность, ставшая причиной короткого замыкания, например попавшая на контакты скрепка. Также возможно выгорание порта клавиатуры или LPT при ненадлежащем обращении с последними.

Действие «внешних»  обстоятельств чаще всего заключается в некачественном питании и перегреве, впрочем, виной полной или частичной неисправности платы может стать и некачественное устройство, установленное в компьютер. Нередки поломки, происходящие по вине разработчиков из-за просчетов при проектировании устройства или из-за использования некачественных радиоэлементов, поэтому в первую очередь нужно просмотреть как можно большее количество форумов и конференций, посвященных неисправностям данной материнской платы. Если причина поломки – недочёт разработчиков на какой-то стадии производства, то наверняка причина и точная методика ремонта найдется там же.

В общем, поломки  можно разделить на две категории [2]:

• механические: неправильная установка процессора, модулей памяти, различных плат расширения (ISA, PCI, AGP, PCI-E). Вследствие этого повреждение дорожек и деформированные или сломанные контакты в слотах расширения на материнской плате;
• электрические: скачок напряжения. Вследствие этого выход из строя микросхемы (M/C) управления питанием, испорченные детали после M/C управления питанием: конденсаторы, резисторы, катушки, выход из строя южного моста материнской платы, неисправность M/C портов расширения.

2.2 Порядок действий для проведения ремонта

2.2.1 Идентификация материнской платы

Существует  несколько хороших способов идентификации материнских плат:

• основной и самый верный отличительный признак – надпись на самой материнской плате. Обычно модель пишется в центре платы с «лицевой» стороны между слотами PCI жирными белыми буквами;
• некоторые производители кроме модели пишут ещё и своё название: например, именно поэтому так легко опознать продукцию от Asus – можно сразу заметить соответствующую надпись “ASUS” такими же жирными белыми буквами; материнские платы от Intel могут иметь надпись “Intel Mainboard” и т.д;
• другие производители используют изображение своего логотипа, тут без опыта будет сложнее. Коллекцию логотипов можно всегда найти в интернете;
• часто в самом названии модели первые две-три буквы указывают на производителя: например, все платы от Gigabyte имеют стандартные названия “GA-xxxx”; от MicroStar – “MSxxxx”, Abit – “AB-xxxx”, Shuttle – “HOT-xxxx”, ATrend – “ATC-xxxx” и т.д. При чём это используют не только «брэнды», например, производитель дешёвых плат Aristo все свои платы обозначал как “AM-xxxx”.

Платы, как правило, от неизвестных производителей могут иметь маркировку мелкую, часто запрятанную где-нибудь в самом углу платы. В процессе поиска хотя бы какой-нибудь информации учтите следующие распространённые ошибки:

• надписи типа «Ver. xx», «Rev. xx», «PCB x.x» указывают лишь версию конкретной печатной платы, и никак не относятся к производителю;
• не стоит доверять написанному на разъёме процессора, типа “Foxconn” и т.п. – это всего лишь фирма-изготовитель самого разъёма процессора;
• не стоит записывать для последующего поиска в интернете название чипсета – оно никак не относятся к производителю платы. Хотя это и будет полезно с точки зрения идентификации чипсета, на котором собрана материнская плата.

2.2.2 Внешний осмотр

После идентификации  материнской платы и поиска всей нужной информации можно приступить непосредственно к ремонту. Для начала нужно отключить всю периферию и шлейфы от системной платы и осмотреть на предмет отлома крепежей, царапин, обрыва дорожек и сколов. Если плата издаёт запах в каком-либо месте - явно это должно вызвать подозрение, хотя дырки может не быть – например, мосты могут прогорать со стороны ножек. После чего ищем другие часто встречающиеся поломки - вздувшиеся конденсаторы, сгоревшие транзисторы и диоды. Все поломки, которые можно определить без помощи приборов, можно разделить на несколько групп:

• явная неисправность микросхем (дырки, почернения, запах);
• присутствие вздувшихся конденсаторов (а также с отломанными ногами и/или в результате механических повреждений) (рисунок 2);
• присутствие инородных предметов и веществ на печатной плате, царапин и сколов (рисунок 3).

Рисунок 2 –  Вздувшиеся конденсаторы

Рисунок 3 –  Повреждённые дорожки на материнской плате

Если все компоненты системной платы целы, нужно обязательно проверить, правильно ли установлены перемычки, в противном случае, к примеру, с наличием почернения какой-то из микросхем, приступать к ремонту. Также нужно посмотреть, не замыкают ли или не замкнуты ли какие-либо контактные разъемы материнской платы, к примеру, SMD-компоненты, IDE, внутри коннекторов типа AGP/PCI/ISA/PCI-E. Если  четко выполнять все выше перечисленные действия, то можно отремонтировать материнскую плату на раннем этапе, избежав более сложных процедур: 5-10% из сломанных плат.

2.3 Типовые неисправности системных плат и методы их устранения

2.3.1 Неисправности питающих напряжений

Voltage Regulator Module (VRM) - модуль  регулятора напряжения (ШИМ). Состоит  из батареи электролитических  конденсаторов, ряда MOSFET'ов (силовых  ключей - полевых транзисторов, больших  и малых), нескольких (1-3 и больше) дросселей. Главной обязанностью схемы DC-DC конвертера, является питание процессора.

Например, микросхема FAN5091 - это программируемый преобразователь постоянного напряжения фирмы "Fairchild Semiconductor". Обычно располагается рядом с панелькой процессора в окружении больших конденсаторов, дросселей и кучи силовых транзисторов и диодов, имеет 24 ноги. Работает по принципу ключевого преобразователя с широтно-импульсным управлением и индуктивным накопителем. На ножки 1-5 с процессора поступает 5 разрядов двоичного кода, нули и единицы, выходного напряжения, в соотвествие с которым цифровая схема управления формирует последовательности прямоугольных импульсов переменной длительности на ножках 14/17 и 11/8, управляющих ключами на полевых транзисторах, которые на определенное время коммутируют накопительную индуктивность и источник питания +5 вольт. В результате из +5 вольт получается напряжение +1,644 вольта. Микросхема FAN5091 может программироваться на выходное напряжение от 1,1 вольта до 1,85 вольта с шагом 25 милливольт и точностью 1% и предназначена для построения источников питания с током нагрузки до 50 ампер. Частота преобразования программируется от 200 кГц до 2 мГц. Микросхема имеет два симметричных канала, защиту от повышения и понижения питающего напряжения и перегрева: при +150 градусах отключается, а при +40 включается снова. Сгорают эти микросхемы крайне редко, в первую очередь нужно проверить 10-омный резистор по ее питанию. Ещё проверить конденсаторы по софт-старту и в бустерных цепях [3].

Часто встречающаяся  неисправность импульсного стабилизатора - сгорание микросхемы ШИМ-контроллера после скачка по линии +12 В, вызванного, например, коротким замыкание по линии +5 или сгоранием БП, тогда сгорают не только ШИМ и мосфеты, но иногда и часть их SMD-обвязки. Некоторые стабилизаторы при отсутствии процессора не работают, другие - выдают минимальное рабочее напряжение. И при высыхании входных конденсаторов стабилизатора может срабатывать защита от перегрузки из-за кажущегося увеличения падения напряжения на Rds_ON.

Если при нажатии POWER_ON запускается вентилятор и тут же все гаснет, скорее всего, уходит в защиту - надо искать короткое замыкание по питанию. Для проверки VRM-ов, можно выпаять дроссели, и таким образом выяснить, на каком этапе происходит короткое замыкание, до или после них. Если до, то, скорее всего пробой у мосфетов, если после, то - в конденсаторах.

Наиболее часто встречающаяся  неисправность системных плат K7T – это быстро сгорающий ШИМ-контроллер. Материнская плата выключается после нескольких секунд работы. Если микросхема SC1155 сильно греется, слышен свист и по осциллографу детектируется наличие помех – нужно срочно менять, может выйти из строя процессор.

Схема питания северного моста часто совмещена со схемой питания процессора, следует это учесть.

Южный мост потребляет мало энергии, потому его схема питания обычно собрана на простом линейном стабилизаторе. Это может быть интегральная микросхема SC1117 или небольшая схема на мосфете. Довольно часто после выхода из строя компонентов схемы питания приходится менять и сам южный мост.

Следует проверять питающие напряжения для слотов памяти, часто  выходят из строя  мосфеты стабилизатора  питания.

Еще проблемы с питанием - это выгорание ключей, которые  коммутируют дежурное или основное питание на клавиатуру, USB или сетевой контролер из-за отсутствия запаса по мощности или короткого замыкания, ключей или стабилизатора по линии +2.5 В при установке модуля памяти наоборот и т.п., но обычно это всё (дырки и почернения) видно невооруженным глазом. Материнская плата при этом обычно вообще не включается.

2.3.2 Сигналы POWER_ON, POWER_GOOD и RESET

Сигнал PG (POWER_GOOD) вырабатывает сетевой БП после включения и стабилизации всех выходных напряжений, он сигнализирует материнской плате, что питания в норме и можно включаться. Некоторые материнские платы, (например, Intel D850MV) не включаются кнопкой  на корпусе, если в ней не установлен процессор.

Если материнская плата (ATX) совсем не включается, либо не выключается при удержании кнопки 4 секунды - надо проверить наличие генерации на часовом кварце 32768 Гц. Не убедившись в генерации кварца на южном мосте ни в коем случае нельзя пытаться завести такую материнскую плату, замыкая POWER_ON через входной разъём БП, иначе можно сжечь южный мост. На последних чипсетах генератор настолько маломощный, что срывается даже при подключении осциллографа. При наличии подозрений нужно заменить кварц на такой же, можно взять с другой материнской платы или с любых электронных часов. Иначе, если материнская плата не запускается замыканием POWER_ON кнопкой на корпусе, можно запустить принудительно через POWER_ON на разъеме питания АТХ. Если заработает, то вина в обрыве дорожек до кнопки POWER_ON, либо кто-то на загрузку поставил пароль в BIOS (обычно на платах ЕРОХ). Вышеописанным действием происходит замыкание выхода триггера, запускающего материнскую плату [4].

Цепи включения  проверяются тестером: наличие высокого уровня на джамперах RESET и POWER_ON, наличие напряжения около 3 вольт на джампере CMOS и вообще правильность выставленных джамперов. Если отсутствует напряжение на одном из данных контактов, значит, имеет место механический обрыв. Необходимо проследить, куда ведут дорожки, и найти, где теряется сигнал: выгорание дорожек, SMD-компоненты, диоды и т.д.. Также, нужно проверить работоспособность ключа, замыкающего контакт БП "PC-ON", так же всю цепочку до SUPER I/O.

Прохождение сигнала RESET на PCI удобнее всего контролировать на контакте А15, иногда отмечен треугольником. Замыкая на землю PS-ON-джампер, на котором до этого должно быть 3-5 вольт от PG или от дежурного питания через обвязку, высокий уровень сменяется низким, при размыкании - наоборот. Измерить можно и вольтметром.

Если сигнал RESET не проходит, то необходимо искать, где он пропадает. Всего может быть несколько причин:

• напряжение сигнала RESET уменьшает микросхема SUPER I/O;
• мелкие микросхемы рядом с джамперами RESET, POWER_ON и их обвязка, электролитические конденсаторы там же, микросхема мониторинга, сетевой контролер, звуковой контролер, FireWire-контролер, RAID-контролер, так как они, кроме аудиоконтроллера, все находятся на PCI шине;
• не пропаянный сокет. При незатянутых защёлках кулера при включенной материнской плате несильным нажимом на кулер, как бы прилагая усилия то на одну сторону, то на другую, нужно посмотреть на POST-карту, если появились попытки запуска при надавливании на какую-либо сторону - это отвал сокета;
• южный мост, в этом случае плату проще разобрать на запчасти или выкинуть.

2.3.3 CMOS и батарейка

Обязательно надо проверить напряжение на литиевой 3-х  вольтовой батарейке (CR-2032, 32 mah) – в настоящее время попадаются материнские платы, которые при посаженной батарейке не запускаются совсем или работают нестабильно (5STX, Microstar на i810). Если на батарейке меньше, чем 2.9 В, то нужно её заменить и проверить ток потребления, который должен быть в пределах 3..10 мкА. Большее потребление означает то, что системная плата быстро разряжает батарейку. Если ток очень большой - вероятно, кто-то повредил статическим электричеством саму батарейку, а вот если 10..50 мкА - это утечки в южном мосту. Изредка в цепях батарейки попадаются пробитые или оборванные диоды. Еще существуют нелепые гибридные сборки, включающие в себя батарейку. На ODIN-ах крышка снимается отверткой после пары пропилов. Dallas-ы осторожно пропиливаются в районе 20 вывода или просто вскрываются острым ножом (там микросхема в DIP-корпусе, с одного торца над ней висит часовой кварц, с другого - батарейка), там загнутая наверх нога - это плюс батареи, минус на земле.