Замена шим контроллера на материнской плате

Обновлено: 05.07.2024

В этой статье пойдет речь о микросхеме, которая управляет работой всего ноутбука, в том числе, его включением. Её неисправности приводят к значительным последствиям для пользователя и чаще всего требуют ремонта материнской платы в сервисе.

Задачи мультиконтроллера

Мультиконтроллером, или, по-английски Super I/O (SIO) или Multi I/O (MIO), на сленге «мультик» (еще в документации встречается EC-контроллер), называется микросхема, обеспечивающая мониторинг напряжений и температур, работу с периферийными устройствами. Такими устройствами могут быть клавиатура, мышь, кнопка включения, датчик закрытия крышки и тп. Основным его предназначением является управление клавиатурой (даже в схемах он обозначается как KBC-контроллер), однако со временем производители начали нагружать его множеством дополнительных функций, таких, например, как индикация работы жесткого диска (светодиод на передней панели ноутбука) или управление частотой работы кулера. Именно на эту микросхему «приходят» все контактные дорожки шлейфа клавиатуры ноутбука. На самом деле на ножки мультиконтроллера приходят сигналы практически со всех устройств и микросхем ноутбука. Уровень сигнала может быть постоянный 3.3V (высокий логический уровень), либо изменяющийся в случае обмена данными (измеряется осциллографом).

В запуске ноутбука он вообще играет первостепенную роль, так как именно на него приходит сигнал с кнопки включения, и именно он запускает все источники напряжений и затем отдает сигнал южному мосту для начала инициализации.

Мультиконтроллер управляет включением ШИМ-контроллеров, вырабатывающих необходимые для работы узлов ноутбука напряжения, ключами, коммутирующими эти напряжения. Через мультиконтроллер по протоколу Firmware HUB или SPI подключена микросхема Flash c программным обеспечением (которую иногда приходятся прошивать). В состав мультиконтроллера могут входить контроллеры часов реального времени, жестких дисков, USB, интегрированный аудиоинтерфейс, интерфейс LPC.

Разновидности мультиконтроллеров

Мультиконтроллеры выпускают следующие фирмы: ENE; Winbond; Nuvoton; SMCS; ITE; Ricoh.

Сильно отличаются только последние, хотя бы методом пайки, они BGA.

На современных мультиконтроллерах имеется по 128 ножек, но их назначение сильно отличатся в зависимости от модели мультиконтроллера и даже от его ревизии. К примеру, KB926QF-D2 и KB926QF-C0. — два совершенно разных мультиконтроллера.

Неисправности мультиконтроллеров и их симптомы

Мультиконтроллер часто выходит из строя при залитии ноутбука жидкостью или вследствие выгорания ключей, формирующих 3.3В. Второе случается при скачках питания в сети.

К основным симптомам неисправности мультиконтроллера можно отнести некорректную работу клавиатуры и тачпада и отсутствие запуска как такого. Также, следствием неправильной работы «мультика» являются и глюки периферии — неправильная работа датчиков, кулера. Также по вине SIO может не определяться жесткий диск и другие накопители (работа USB при этом завязана на южный мост).

В диагностике и ремонте ноутбуков мультиконтроллер имеет ключевое значение, поскольку отсутствие на мультиконтроллере важных сигналов, приходящих с микросхем ноутбука, позволяет выявить неисправные микросхемы и произвести их замену. На мультиконтроллер приходит LPC шина, по который идет обмен с южным мостом, и с которой можно считать всем известные POST-коды. Для этого, кстати, в ремонте часто подпаиваются на прямую к ножкам мультиконтроллера тоненькими проводками и выводят коды на индикаторы.

Также иногда во время самостоятельной замены матрицы ноутбука забывают отключить аккумулятор. Это тоже может привести к выгоранию мультиконтроллера. Но, к счастью, микросхемы эти не очень дорогие и ремонт такой неисправности обходится дешевле, чем, например, замена южного моста или видео. Многие микросхемы взаимозаменяемы, а перепайка их — 15 минут (если не потребуется прошивать флэш память).

Диагностика запуска (или отсутствия старта) ноутбука

Для правильной диагностики старта ноутбука необходимо понимать его последовательность и участие в нем мультиконтроллера.

Последовательность включения ноутбука

При включении ноутбука дежурное напряжение через кнопку подается на мультиконтроллер, который запускает все ШИМ-контроллеры, вырабатывающие все напряжения (их много), и, при нормальном исходе, вырабатывают сигнал PowerGood. По этому сигналу снимается сигнал RESET с процессора и он начинает выполнять программный код, записанный в BIOS с адресом FFFF 0000.

Затем BIOS запускает POST (Power-On Self Test), который выполняет обнаружение и самотестирование системы. Во время самотестирования обнаруживается и инициализируется видеочип, включается подсветка, определяется тип процессора. Из данных BIOS определяется его тактовая частота, множитель, настройки. Затем определяется тип памяти, ее объем, проводится ее тестирование. После этого происходит обнаружение, инициализация и проверка подключенных накопителей – привода, жесткого диска, карт-ридера, флоппи дисковода и др., а после проверка и тестирование дополнительных устройств.

После завершения POST управление передается загрузчику операционной системы на жестком диске, который и загружает ее ядро.

Из описания выше видно, что мультиконтроллер вступает в работу на самой ранней стадии, и без его нормального запуска не сформируются управляющие напряжения. Вот условия, необходимые для того, чтобы мультиконтроллер дал команду на старт:

Для инициализации мультиконтроллера необходима микропрограмма, которая хранится либо в той же микросхеме флеш-памяти, что и прошивка BIOS (UEFI), либо в отдельной микросхеме меньшего объема, либо внутри самого мультиконтроллера. В первых двух случаях восстановить прошивку не представляется сложным. А вот прошить непосредственно мультиконтроллер пока могут не любые программаторы. Да и подключиться к нужным его выводам не всегда просто. Прошиваемые мультиконтроллеры — NPCE288N/388N, KB9010/9012/9016/9022, IT8585/8586/8587/8985/8987.

Лучше всего найти документацию и описание сигналов по мультикам IT, которые используются во многих бюджетных ноутбуках, в том числе ASUS и Dell. Благодаря схемам можно понять и отследить, где находятся выше указанные сигналы. Например, в случае IT8752 и аналогичных (используется, например, в семействе ASUS K40 и K50) для диагностики вас должны интересовать, помимо выше указанных, следующие сигналы на мультике:

Питание на IT85xx мульты поступает следующее: +3VA_EC, +3VPLL, +3VACC, без них микросхема не запустится.

Последовательность диагностики мультиконтроллера

Рассмотрим схему последовательности включения ноутбука:

Процедура включения материнской платы

Для диагностики в целом, вам нужно рассмотреть две ситуации:

1. Питание не появляется, светодиод питания не горит.

Ищем неисправность в схеме управления питанием. Проверяем 19 V со входа , приходящие на микросхему зарядки (charger), например, MAX. Проверяем наличие дежурных напряжений +3VSUS и т.п. Через форфмирователи +3 V питание поступает на мультик — проверяем это питание на входе. Проверяем выходные сигналы мультика. В некоторых случаях слетает прошивка микроконтроллера. В этом случае, при наличии входных напряжений, нужные управляющие сигналы с микросхемы контроллера не формируются при нажатии кнопки питания.

2. Питание есть, светодиод питания горит, но ноутбук не включается, экран темный. Индикатор жесткого диска сначала включается и гаснет, затем не горит.

Очевидно, мультик работает, управляющие сигналы формируются, однако, дальнейший запуска не происходит или он обрывается. Чаще всего виноваты в этом микросхемы чипсета, сам процессор или тактирующие генераторы, которые срывают генерацию сигналов. Для быстрой диагностики прогреваем микросхемы чипсета по-очереди. После каждого прогрева пробуем на включение. Если ноутбук включается, то виноват конкретный чип. Очень важна предыстория поломки — например, если до поломки перестали работать USB порты, то скорее всего вышел из строя южный мост. Если были артефакты на встроенном видео, то виноват северный мост.

Если же мы видим, что питающие напряжения присутствие, а сигналы с мультика нет (например, не снимается сигналы RESET), то изучаем все сигналы более подробно.

Вот обобщенный порядок следования сигналов при запуске EC:

<- входящий сигнал
-> исходящий сигнал

Вот алгоритм проверки популярного мульта KB3926, его можно применить и к аналогам:

Проверить питание мульта 3,3v (9 нога)
Проверить генерацию кварца (123 нога)
Проверить сигнал с кн.вкл. ON/OFF 3,3v/0,5v (32 нога)
Проверить АCCOF 0V (27 нога)
Проверить ACIN 3.1V (127 нога)
Проверить PBTN_OUT 0v/3,3v (117 нога)
Проверить сигнал 0v/3,3v (14 нога)
Проверить RSMRST 0v/3,3v (100 нога)
Проверить PWROK 0v/3,3v (104 нога)
Проверить SYSON 0v/3,3v (95 нога)
Проверить VRON 0v/3,3v (121 нога)
Проверить обмен мульта с югом 3,3v (77,78 нога)
Проверить обмен мульта с югом 0v/3,3v (79,80 нога)
Проверить генерацию PCICLK (12 нога)
Проверить сигнал 0v/3,3v (1,2,3 нога)
Проверить TP_CLK 0v/0,1v (87 нога)
Проверить TP_DATA 0v/5v (88 нога)
Проверить SUSP 0v/3,3v (116 нога)
Проверить VGA_ON 0v/3,3v (108 нога)

Вот дополнительные контрольные значения напряжения:

Программатор от Сергея Вертьянова

Здравствуйте. Из этой статьи вы узнаете, как правильно провести диагностику и выявить неисправности шим контроллера, не выпаивая его из материнской платы ноутбука.

Шим контроллер расположен в цепи питания процессора. У него имеется два плеча: верхнее (фото 1) и нижнее (фото 2). Каждое их состоит из трех транзисторов (каждый на свою фазу).

Как правильно провести диагностику

Чтобы проверить работоспособность шим контроллера на материнской плате нужно, в первую очередь, измерить сопротивление на контактах всех транзисторов (измеряется на четвертом контакте транзистора). Это, по сути, ключи, которыми непосредственно управляет шим контроллер.

Сначала по очереди измеряем сопротивление во всех трех фазах верхнего плеча. Фиксируем в записях или запоминаем показания (измеряется в килоОм). Если на какой-либо из них сопротивление сильно занижено, то возможно фаза неисправна.

Далее измеряем сопротивление в фазах нижнего плеча (измеряется в мегаОм). Если на одной из фаз значение слишком низкое, то это может означать, что на ней произошло короткое замыкание.

Выводы и дальнейшие действия

Все показания, полученные при измерении сопротивления на фазах шим контроллера необходимо проанализировать. Опираясь на эти данные вы сможете сделать вывод: следует заменить шим контроллер на материнской плате ноутбука или нет.

Если необходимо – производим замену шим контроллера и обязательно еще раз производим все замеры. В рабочем состоянии все фазы в пределах одного плеча будут показывать примерно одинаковые значение. Нормальные показатели для верхнего плеча составляют порядка 280-290 килоОм. Для фаз нижнего плеча: 2,5 – 3 мегаОм.

Аналогичным способом вы сможете диагностировать работоспособность питания видеокарты, питания памяти и других шим контроллеров.

На материнской плате компьютера есть микросхемы и процессоры,требующие питания порядка 1В и др.Такое питание не поступает от компьютерного блока питания и это напряжение надо организовать.Для этого применяют однофазные и многофазные импульсные источники питания,которые находятся на материнской плате.

однофазный и многофазный импульсный источник питания однофазный и многофазный импульсный источник питания

Однофазный источник питания состоит из одной восьмивыводной микросхемы ШИМ с драйвером управления для ключа,выполненного на двух полевых транзисторов и LC-фильтр на дросселе и конденсаторе.Таким источником питают нагрузку,которая потребляет незначительный ток,т.к. при увеличении потребляемого тока растут помехи в виде пульсаций по питанию.

однофазный импульсный источник питания на микросхеме драйвере ШИМ однофазный импульсный источник питания на микросхеме драйвере ШИМ

Такое напряжение с большими помехами по питанию нельзя подавать для питания процессора.Процессор Intel Core 2DUO может потреблять ток 65 А и выше,к тому же ему требуется автоматическая регулировка по питанию от 0.85 до 1.5В.

помехи по питанию в виде пульсаций от однофазного источника питания с LC фильтром помехи по питанию в виде пульсаций от однофазного источника питания с LC фильтром

Для питания процессора большим током и с наименьшими помехами по питанию,служат многофазные микросхемы ШИМ. Эти микросхемы могут быть двух-четырех-шестифазными и т.д.

двухфазная микросхема для питания процессора isl6266a двухфазная микросхема для питания процессора isl6266a

Такие микросхемы имеют несколько выходов с прямоугольным сигналом для управления транзисторами.Каждый такой выход является фазой.Если каждая фаза выполненная на транзисторных ключах может условно питать нагрузку током до 40А,то при сложении двух таких фаз можно получить один мощный выход с током 80А на выходе.

Теперь все фазы объединены и ток на выходе большой,но как быть с помехами на выходе,ведь они тоже будут объединены и их размах будет большой.Чтобы помехи не объединились,для этого микросхема ШИМ подает прямоугольный сигнал на транзисторы сдвинутыми по времени,в итоге помехи тоже будут сдвинуты по фазе на выходе и не будут иметь большой размах.

Во время работы процессора ему требуется различное напряжение питания.Для этого процессор подает сигнал многофазной микросхеме ШИМ,которая в свою очередь изменяет скважность сигнала на затворах транзисторов,тем самым увеличивает-уменьшает напряжение для питания процессора.

Широтно–импульсные преобразователи являются конструктивной частью импульсных блоков питания электронных устройств. Разберем, как проверить ШИМ контроллер с применением мультиметра, на примере материнской платы компьютера.

Проверка на материнской плате

Итак, при включении питания платы, срабатывает защита. В первую очередь, необходимо проверить мультиметром сопротивление плеч стабилизатора.

Для этих целей также может быть использован тестер радиодеталей. Если одно из них показывает короткое замыкание, то есть, измеренное сопротивление составляет меньше 1 Ома, значит, пробит один из ключевых полевых транзисторов.

Выявление пробитого транзистора в случае, если стабилизатор однофазный, не составляет труда – неисправный прибор при проверке мультиметром показывает короткое замыкание. Если схема стабилизатора многофазная, а именно так питается процессор, имеет место параллельное включение транзисторов. В этом случае, определить поврежденный прибор можно двумя путями:

не выпаивая транзисторы, замерить и сравнить сопротивление между затвором и истоком в каждой из фаз преобразователя. Поврежденный участок определяется по более низкому значению сопротивления.

Второй способ работает не во всех случаях. Если пробитый элемент определить не удалось, придется все же выпаять транзистор.

Далее производится замена поврежденного транзистора, а также, установка на место всех выпаянных в процессе диагностики радиоэлементов. После этого можно попытаться запустить плату.

Первое включение после ремонта лучше выполнить, сняв процессор и выставив соответствующие перемычки. Если первый запуск был успешным, можно проводить тест с нагрузкой, контролируя температуру мосфетов.

Неисправности ШИМ контроллера могут проявляться так же, как и пробой мосфетов, то есть уходом блока питания в защиту. При этом проверка самих транзисторов на пробой результата не дает.

Кроме этого, следствием нарушения функций ШИМ контроллера может быть отсутствие выходного напряжения или его несоответствие номинальной величине. Для проверки ШИМ контроллера следует вначале изучить его даташит. Наличие высокочастотного напряжения в импульсном режиме, при отсутствии осциллографа, можно определить, используя тестер кварцев на микроконтроллере.

Признаки неисправности, их устранение

Перейдем к рассмотрению конкретных признаков неисправностей ШИМ контроллера.

Остановка сразу после запуска

Импульсный модулятор запускается, но сразу останавливается. Возможные причины: разрыв цепи обратной связи; блок питания перегружен по току; неисправны фильтровые конденсаторы на выходе.

Поиск проблемы: осмотр платы, поиск видимых внешних повреждений; измерение мультиметром напряжения питания микросхемы, напряжения на ключах (на затворах и на выходе), на выходных емкостях. В режиме омметра мультиметром надо измерить нагрузку стабилизатора, сравнить с типовым значением для аналогичных схем.

Импульсный модулятор не стартует

Возможные причины: наличие запрещающего сигнала на соответствующем входе. Информацию следует искать в даташите соответствующей микросхемы. Неисправность может быть в цепи питания ШИМ контроллера, возможно внутренне повреждение в самой микросхеме.

Шаги по определению неисправности: наружный осмотр платы, визуальный поиск механических и электрических повреждений. Для проверки мультиметром делают замер напряжений на ножках микросхемы и проверку их соответствия с данными в даташит, в случае необходимости, надо заменить ШИМ контроллер.

Проблемы с напряжением

Выходное напряжение существенно отличается от номинальной величины. Это может происходить по следующим причинам: разрыв или изменение сопротивления в цепи обратной связи; неисправность внутри контроллера.

Поиск неисправности: визуальное обследование схемы; проверка уровней управляющих и выходных напряжений и сверка их значений с даташит. Если входные параметры в норме, а выход не соответствует номинальному значению – замена ШИМ контроллера.

Отключение блока питания защитой

При запуске широтно-импульсного модулятора, блок питания отключается защитой. При проверке ключевых транзисторов короткое замыкание не обнаруживается. Такие симптомы могут свидетельствовать о неисправности ШИМ контроллера или драйвера ключей.

В этом случае нужно произвести замер сопротивлений между затвором и истоком ключей в каждой фазе. Заниженное значение сопротивления может указывать на неисправность драйвера. При необходимости делается замена драйверов.

Читайте также: