Диагностика ШИМ-преобразователей

Основные прооблемы ШИМ-преобразователей можно разделить на 2 группы:

1. Пробой ключевых транзисторов
2. Проблемы с ШИМ-контроллером, драйверами и обвязкой

1. Пробой ключевых транзисторов

Выявляется легко - плата при попытке старта уходит в защиту; при проверке мультиметром в режиме измерения сопротивлений мосфетов - одно из плеч стабилизатора оказывается в КЗ. КЗ обычно считается сопротивление менее 1 Ома (в большинстве случаев, но не всегда; для справки: на современных и относительно современных топовых ГПУ - к примеру, Radeon 2900 - нормальное сопротивление ядра рабочей видеокарты может быть в районе 0.5Ом; кроме того - сопротивление по линиям питания ГПУ/процессоров/мостов сильно зависит от температуры, и при повышении температуры кристалла градусов на 10-20 меняется в разы, в сторону уменьшения).

Если в КЗ оказалось нижнее плечо - возможно, поврежден не ШИМ, а нагрузка (для ШИМ процессора, к примеру, нагрузкой помимо процессора может являться северный мост).

Неисправный транзистор в однофазном стабилизаторе выявляется легко (тот, который в КЗ - пробит); в многофазном (ШИМ-питатель процессора) - транзисторы по постоянному току оказываются включены параллельно, и выявить поврежденный транзистор на практике можно двумя способами:

1) Рассоединить фазы ШИМ. Проще всего - отпаять дроссели; однако, если пробито и верхнее, и нижнее плечо - единственный вариант это демонтировать транзисторы. Далее - находится пробитый транзистор.

2) Как правило, при пробое полевого транзистора также повреждается диэлектрический слой между затвором и каналом - в итоге пробитый транзистор будет иметь сопротивление затвор-исток от единиц до десятков Ом. Этим можно воспользоваться для "экспресс-диагностики" - достаточно измерить сопротивление затвор-исток пробитого плеча в каждой фазе преобразователя; где сопротивление будет намного ниже - там и проблема. Если подозрительый транзистор не обнаружен - использовать способ 1.

Итак, с поврежденным транзистором определились - теперь его можно смело демонтировать, и ставить на его место такой же либо близкий по параметрам аналог. Однако - предвариельно стоит опять-таки измерить сопротивление между площадками исток-сток пробитого плеча (чтобы убедиться, что КЗ исчезло), а также сравнить сопротивление затвор-исток в исправной фазе и в неисправной после выпайки транзистора т.к. есть ненулевая вероятность повреждения микросхемы драйвера, и возможный (но не обязательный!) симптом - опять-таки явно заниженное сопротивление.

Если сопротивление в норме - впаиваем новый транзистор, впаиваем все выпаянные в процессе диагностики компоненты (если таковые имеются), и пытаемся включить плату.

Настоятельно рекомендуется первый запуск в случае ремонта ШИМ-питатея процессора производить без установленного процессора, выставив VID вручную, или с тестовым процессором. Не поленитесь в случае выставления VID перемычками отследить подключение Vccref/Vssref выводов ШИМ-контроллера для плат s478/s754 и новее - как правило, они заводятся на соответствующие выводы сокета напрямую, и соединяются с Vcc/Vss через резисторы небольшого номинала для адекватной работы ШИМ в случае повреждения контакта сокета одной из линий; однако на некоторых платах резисторы подтяжки к Vcc/Vss отсутствуют - и ШИМ без перемычек Vccref-Vcc и Vssref-Vss в сокете нормально работать не будет.

При наличии возможности запитать отремонтированный преобразователь от отдельного источника (пример - платы с дополнительной косичкой +12В, в которых линии +12 косички не соединены с линиями +12 основного разъема; платы с наличием фильтрующего дросселя перед ШИМ-преобразователем, который можно соответственно временно выпаять) - подавать питание через лампочку 12В 21Вт (выступающую в качестве ограничителя тока). При этом, естественно, преобразователь должен быть ненагруженным, либо - нагруженным небольшой нагрузкой (до нескольких Вт). Если лампочка не светится, и напряжение на выходе в норме (соответствует выставленному) - выключаем БП, возвращаем на место дроссель (если выпаивали) или подключаем косичку доп. питания напрямую, устанавливаем процессор с системой охлаждения, и пытаемся запустить плату.

Если запуск прошел удачно, и плата ожила - можно начинать тестирование под нагрузкой (запустив тот же OCCT), проверяя температуру мосфетов. Если в течение некоторого времени (обычно 5-10 минут хватает для установки температурного режима) перегрева нет (или если температура свежевпаянного мосфета не сильно отличается от температуры мосфетов в соседних фазах для многофазного преобразователя) - ремонт можно считать успешно оконченым, а плату - ставить в тестовый стенд на обкатку.

2. Проблемы с ШИМ-контроллером, драйверами и обвязкой

Проявляются по-разному. От ухода БП в защиту (при этом пробитых мосфетов при проверке не выявлено) до отсутствия или несоответствия номинальному выходного напряжения.

Универсальных решений при этом нет, потому как одни и те же симптомы могут быть вызваны разными причинами, потому ремонт следует начинать с внимательного изучения даташита на ШИМ-контроллер.

Ниже будут рассмотрены несколько типовых случаев, и шаги по диагностике:

1. ШИМ стартует, но после прекращает работу.
Вероятные причины: обрыв петли ОС; перегрузка по току потребления; проблемы с выходными конденсаторами фильтра; проблема с драйвером или ШИМ.
Шаги по диагностике: визуальный осмотр на предмет сколотых элементов; посмотреть осциллографом напряжение на входе Vfb, на выходе ключей, на затворах ключей и на выходных конденсаторах; измерить сопротивление нагрузки стабилизатора и сравнить с типовым для подобных плат.
Примечание: для сдвоенных ШИМ или комбинированных контроллеров ШИМ + линейный стабилизатор - как правило, при аварийном отключении одного из стабилизаторов глохнет и второй.

2. ШИМ не стартует.
Вероятные причины: запуск ШИМ запрещен соответствующим уровнем на входе разрешения запуска (смотреть ДШ конкретного ШИМ); отсутствует одно из питающих напряжений; неисправный ШИМ.
Шаги по диагностике: визуальный осмотр на предмет сколотых элементов; измерение напряжений на выводах ШИМ и сравнение их с указанными в даташите; замена ШИМ на заведомо исправный.

3. Напряжение на выходе не соответствует номинальному (для данной комбинации VID в случае питатешя процессора или для данной нагрузки).
Вероятные причины: проблемы в петле ООС (обрыв/уход номинала одного из резисторов); неисправный ШИМ-контроллер.
Шаги по диагностике: визуальный осмотр на предмет сколотых элементов; для ШИМ процессора - повторно проверить все управляющие сигналы на входах; измерить напряжение на Vfb и сравнить с заявленным в даташите Vref (для ШИМ процессора - с выставленным VID'ами); если не совпадают - заменить ШИМ на заведомо исправный.

4. При старте ШИМ БП уходит в защиту; КЗ на ключах отсутствует.
Вероятные причины: неисправность ШИМ или драйвера ключей.
Шаги по диагностике: для многофазных преобразователей - сравнение сопротивлений затвор-исток фаз (заниженное сопротивление может свидетельствовать о неисправности драйвера); проверка обвязки драйвера/ШИМ (измерение номиналов резисторов, проверка диодов при их наличии, сравнение показаний тестера в режиме измерения сопротивлений на керамических конденсаторах для многофазных ШИМ); замена драйверов и ШИМ на заведомо исправные.

5. При работе ШИМ - свист; плата не работает или работает нестабильно.
Вероятные причины: обрыв петли ООС или RC-цепочки для предотвращения возбуждения в петле ООС; деградация конденсаторов фильтра.
Шаги по диагностике: визуальный осмотр на предмет сколотых элементов; проверить осциллографом или тестором напряжение на Vfb; проверить осцилографом уровень пульсаций на выходе; заменить конденсаторы фильтра.