INTRODUÇÃO No reparo em eletrônica é fundamental conhecer conhecer os circuitos individualmente. individualmente. Os circuitos da placa mãe para funcionarem corretamente, dependem do funcionamento de outros, ou seja, se o circuito X não funciona, muitas vezes, ele pode até estar bem, mas por causa do circuito Y, deixa de funcionar. Sem conhecer o funcionamento de cada bloco, o reparo muitas vezes é inviável. Neste documento, não quero esgotar o assunto sobre o funcionamento de cada bloco do sistema, nem mesmo passar uma receita pronta, mas ao menos, tecer alguns comentários sobre os principais circuitos, a forma de analisar cada um deles e suas correções.
FONTE Com uma fonte boa ligada na placa mãe, sem processador e sem memória, medir a tensão de 5v Stand By (STB) no fio roxo do conector conector da fonte. Se não houver esta tensão, verificar o CI da rede, as portas USB e o Super IO (SIO). Esta tensão é a primeira a ser gerada na fonte e estes componentes componentes são alimentados diretamente por esta tensão e se estiverem em curto, a placa não liga. Se houver esta tensão no conector da fonte e a placa ainda não ligar, verifique se existe esta tensão no SIO. Para saber o pino VCC do SIO, deve-se ter o Datasheet do componente. Uma trilha rompida nesta linha poderá fazer com que esta tensão não chegue ao SIO, impedindo a placa de ligar. Verifique também a tensão de Power Good (PG) no fio cinza no conector da fonte. Esta tensão é gerada na fonte, após todas as outras tensões estarem normais, e também é enviada diretamente ao SIO. Se a fonte f onte ligar, verifique se esta tensão chega ao SIO. Se não houver esta tensão e a fonte estiver boa, o SIO está matando esta tensão, impedindo o funcionamento da placa.
PROCESSADOR Antes de instalar o processador, processador, verificar a tensão VCORE. Este circuito é constituído por um CI PWM, o Mosfet de entrada e o Mosfet de saída. Para filtragem, é usado um capacitor eletrolítico e uma bobina. Trata-se de um conversor DC-DC. Veja nas imagens abaixo.
Na figura 1 é mostrada uma fonte com saída direta do CI PWM para o s Mosfets. Já na figura 2 temos os drivers acionadores (7) entre o CI e os Mosfets. A legenda indica os componentes das figuras 1 e 2.
Nota: Fazer as medidas sempre no Dreno dos Mosfets.
No Mosfet de entrada (1) a tensão deverá ser 12v e no Mosfet de saída (2) deverá ser entre 0 e 1.5v (VCORE). Em placas mais antigas, a tensão de entrada é de 5v. Pode ocorrer de encontrarmos 12v no dreno do Mosfet de entrada e também no dreno do Mosfet de saída. Isto significa que o Mosfet de entrada está em curto e, se um processador for instalado o mesmo será queimado na hora. Se um dos Mosfets estiver com defeito (entrada ou saída), deve-se trocar o conjunto (entrada/saída). A explicação para isso é simples: quando um deles dá defeito, poderá afetar as características do outro, sendo necessária a troca dos dois. Note que estamos falando de um conjunto simples: um Mosfet de entrada e um de saída. Existem placas que possuem dois Mosfets de entrada e dois de saída; outras placas possuem um Mosfet de entrada e dois de saída e etc. Se não houver a tensão esperada (mostrada acima), faça um teste individual a frio nos Mosfets. Constatado que todos os Mosfets estão bons, verificar a onda quadrada nos Gates dos Mosfets. Esta onda quadrada é gerada pelo CI PWM. Para isso, deve-se usar o osciloscópio. Embora o osciloscópio seja indispensável para checarmos este circuito, pode-se como alternativa, usar a saída OUTPUT do multímetro analógico, sem nenhuma precisão na medida. Apenas verificamos se funciona ou não. Nota: O uso da saída OUTPUT do multímetro analógico também pode ser útil para indicar cristais com defeito e para verificação dos sinais de reset e clock. Será visto mais adiante. Para usar este método, coloca-se a ponta vermelha na saída OUTPUT do multímetro e usa-se a escala 50VAC. Se houver tensão, indica que o CI PWM está funcionando (enviando os pulsos de chaveamento). Existindo a onda quadrada (pulsos) em todos os conjuntos de Mosfets, indica que o CI PWM está OK. Caso falte a onda quadrada, mesmo que em somente um conjunto de Mosfets (entrada/saída), o defeito estará no CI PWM. Com este tipo de defeito, a placa poderá até funcionar, mas em modo forçado. Se, por exemplo, o processador precisa de 30A para funcionar e nesta placa existam três conjuntos de Mosfets (entrada/saída), cada conjunto fornecerá 10A (porque trabalham em paralelo). Se um dos conjuntos parar de funcionar, é óbvio que os outros dois conjuntos restantes terão de fornecer 15A cada, e com isso, aquecerão mais que o normal. Se o CI PWM estiver bom, ele gera uma tensão chamada VRM Good (VRM_GD) para a Ponte Sul, indicando que está funcionamento normalmente. A falta deste sinal na Ponte Sul impede o funcionamento deste circuito e faz com que a placa nem ligue.
O sinal VRM_GD pode ter outros nomes como PGOOD, PWRGD e etc., dependendo do fabricante do CI e do esquema. Este sinal está identificado nas figuras 1 e 2 acima com o número 4. Mesmo com os Mosfets em bom estado e houver a onda quadrada em seus Gates, o processador ou suas entradas de alimentação podem estar em curto. Para checar este item, veja os procedimentos abaixo: Com o processador instalado (sem alimentação), faça a seguinte medição de resistência: Com o multímetro analógico em escala X1, coloque a ponta vermelha no Terra e a ponta preta no DRENO dos Mosfets de saída. Deverá estar em torno de 4 a 5 Ohms, indicando que o processador e suas entradas VCC estão OK. Esta mesma medida feita sem o processador instalado, deverá ser bem mais alta (cerca de 20 Ohms). Se obtivermos um valor próximo a 0 Ohm, indica que o processador está em curto (se já foram verificados os Mosfets). Convém, antes de condenar o processador, verificar os capacitores cerâmicos dentro do seu soquete. Eles podem ser a causa do curto na linha de alimentação do processador. Este teste também poderá ser feito medindo a tensão no Dreno do Mosfet de saída com e sem o processador: Sem o processador deverá ser encontrado uma tensão entre 0 e 1,5V, que depende do tipo de processador e da placa mãe. Com o processador instalado, deverá ser encontrado uma tensão entre 1 e 1,5v.(também depende do processador e da placa). É comum em algumas placas mãe, a tensão de 0v sem o processador. O circuito PWM identifica que não há um processador instalado e não envia os pulsos de chaveamento, não tendo tensão alguma. Se a tensão com o processador instalado for 0v, o processador está em curto (verifique antes os capacitores do soquete) ou não está recebendo alimentação (verifique os Mosfets de saída e circuito PWM).
MEMÓRIA O circuito de memória é mais simples e possui um único Mosfet e o CI PWM para seu funcionamento. Neste caso trata-se de uma fonte linear.
1 Placas de melhor qualidade possuem este circuito formado por mais de um Mosfet, sendo um de entrada e outro de saída (fonte DC-DC) como na imagem abaixo.
2 Como no caso do processador, alguns circuitos de memória ainda contam com um sinal PG_VDDR (também muda o nome de acordo com o fabricante) enviado para a Ponte Sul, indicando que o circuito está funcionando normalmente. Na figura acima este sinal é gerado no pino 15 do CI PWM. Como podemos presumir, se este sinal não for enviado a Ponte Sul, a placa fica inoperante. Em meio a vários Mosfets que estão na placa mãe, pode ser confuso identificar qual deles é o responsável pela alimentação da memória. Para facilitar esta tarefa, faça o seguinte: 1- Identifique o slot e o pino de alimentação (VCC), conforme a imagem abaixo. 2- Em Fontes Lineares (veja figura 1 acima) meça a continuidade entre o SOURCE de um dos Mosfets próximo ao slot de memória e o pino VCC do slot.
3- Em Fontes DC-DC (veja figura 2 acima) meça a continuidade entre o DRENO de um dos Mosfets próximo ao slot de memória e o pino VCC do slot. 4- Havendo continuidade entre o pino VCC do slot e um dos Mosfets, este será o que alimenta a memória de acordo com seu tipo. DDR1 – 2,5v DDR2 – 1,8v até 1,9v DDR3 – 1,5v
Na tabela abaixo é indicado o pino VCC de cada tipo de slot de memória (em vermelho na imagem acima): MEMÓRIA PINO DDR1
184
DDR2
236
DDR3
236
Existem outros pinos VCC no slot da memória, mas de uma forma geral, os mencionados acima servem para a identificação. Com o Mosfet identificado, antes de instalar um módulo de memória, ligue a fonte e meça as tensões no Mosfet, dependendo do tipo de memória. Se o circuito de alimentação for um conversor DC-DC, faça os testes em relação ao DRENO dos Mosfets de entrada e saída. Neste caso, a tensão do Mosfet de entrada será 5v (ou 3,3v) e a do Mosfet de saída será de acordo com o tipo de memória. Se for uma Fonte Linear, a tensão de alimentação será de acordo com o tipo de memória e deverá ser medida no SOURCE do Mosfet.
Se não houver tensão no Mosfet de saída, verifique os Mosfets e o CI PWM. Estando a tensão correta, instale o módulo de memória, ligue a fonte e confira a tensão de alimentação. Um módulo de memória defeituoso poderá matar a tensão de alimentação, podendo danificar outros circuitos. Portanto, para fazer o reparo em uma placa mãe, é necessário ter um processador e uma memória em boas condições.
CHIPSETS (PONTE NORTE E SUL ) Tudo que foi visto para o circuito de memória, é considerado para as fontes de alimentação dos chipsets. Possuem Fontes Lineares ou Chaveadas (DC-DC) para sua alimentação. Esta tensão varia de 1v a 1,5v. Para placas soquete 775, existe outra fonte (geralmente linear) que gera uma tensão VTT, responsável por compatibilizar as tensões da Ponte Norte com o processador. A tensão desta fonte está entre 1,15v e 1,25v no SOURCE do Mosfet. A tensão do DRENO é sempre mais alta. Como a Ponte Norte está ligada no processador, na memória e na saída de vídeo (onboard e off board), se um desses circuitos estiver com defeito podem gerar sobreaquecimento na Ponte Norte, induzindo erroneamente que o problema é com o chipset. Portanto, antes de condenar o chipset, verifique a alimentação e o estado geral de cada um destes circuitos. No caso de vídeo off board (slot AGP ou PCI Express), existe um Mosfet para alimentar este slot. Geralmente é uma fonte linear, em que um único Mosfet faz esta função. Está localizado próximo ao slot e suas tensões, geralmente estão entre 1 e 3,3v. Medindo a tensão neste Mosfet, devemos encontrar uma tensão no DRENO um pouco maior que a tensão no SOURCE do mesmo Mosfet, já que ele trabalha como um regulador série (mesmo caso do regulador VTT). A ponte Sul gerencia os dispositivos lentos da placa: Slot PCI, USB, Sata, IDE, Som, Rede e SIO. Aqui também se aplica o conceito que se um destes circuitos estiver com defeito, prejudicará todo o funcionamento do chipset. Diante disso, é sempre bom verificar os conectores onde são ligados os periféricos e os slots, para ver se não há algum dos seus contatos em curto. Um teste que poderá ser feito em qualquer circuito de alimentação (não só para os chipsets), é com o multímetro analógico na escala X1, ponta vermelha no Terra e a ponta preta no circuito (DRENO ou SOURCE do Mosfet). A agulha do instrumento não deverá se deslocar ou se deslocar muito pouco, indicando que não há curtos nesta linha. Se a agulha se deslocar muito (tender a 0 Ohms) o circuito com certeza terá algum curto. Uma fonte variável também poderá ser usada para "injetar" tensão nos circuitos onde verificamos a corrente drenada pelo mesmo. Por exemplo, aplicamos uma tensão na linha de 3,3v e verificamos a corrente drenada. Geralmente esta linha em bom estado, terá uma corrente de aproximadamente 600ma (depende da placa). Se esta corrente tender a subir (acima de 1 ou 2 Amperes), indica que há curtos nesta linha.
Neste caso, podemos colocar em série com o positivo da alimentação, uma lâmpada de 12v por 21W (lanterna de carro) e ligar novamente a fonte variável. Mas afinal, o que está sendo feito? A resposta é simples: A lâmpada em série na alimentação da linha de 3,3v do nosso exemplo limita a corrente circulante pelo circuito, de modo que o componente responsável pelo curto aqueça e com isso, podermos sentir com o toque dos dedos, o culpado pelo curto. É claro que não poderemos ter 100% de certeza, mas geralmente os CIs e outros semicondutores em curto, aquecem bastante ao serem submetidos a tensões. Neste documento não mencionarei as técnicas / artifícios de reballing, reflow e outros, por um simples motivo: Acredito que se uma placa precisa ter o chipset (BGA) trocado, tem que ser feito de uma forma bastante profissional, com equipamentos adequados (IRDA), além de material de qualidade (stencil, esfera e etc.). Para empresas que consertam dezenas ou centenas de placas, é o investimento certo a ser feito. Mas para pequenas lojas/oficinas, acredito que será mais proveitoso recomendar ao cliente uma nova placa. Alguns dizem que o conserto de uma placa mãe é 90% baseado no chipset. Posso afirmar que não é bem assim. Outros tipos de reparo são a grande maioria e quando entra alguma placa que o defeito é na BGA, ofereço uma placa ‘’novinha, com as vantagens de X e Y coisas’’. Com isso, os (poucos) clientes que tenho, saem satisfeitos e ainda “de brinde” ganho uma placa que muitas vezes aproveito outros componentes (sucata). Sei que o assunto é polêmico, mas pessoalmente, prefiro manter esta atitude. O método ME (Minimal Esquentation) descrito no Fórum é bastante válido e acredito ter como principal vantagem, de se certificar que o componente BGA precisa de reparo.
GERADOR DE CLOCK Este CI está localizado próximo ao cristal de 14.3MHz. Em sua volta, existem diversos capacitores, resistores e bobinas (indutores). Para verificar se este CI está recebendo alimentação, basta medir sobre uma das bobinas e deverá ser encontrado uma tensão de cerca de 3,3v dos dois lados deste indutor. Estas bobinas são mais escuras que os capacitores SMD e estão representadas na placa por BF, BC ou L. Se esta tensão não for encontrada, o CI do Clock não está sendo alimentado e logicamente não irá funcionar. Se a tensão estiver normal, verifique as oscilações do cristal. Para isso, o ideal é usar o osciloscópio, onde veremos a forma de onda e sua frequência. Como opção, podemos usar a saída OUTPUT do Multímetro Analógico para verificar este sinal. Para isso, deve-se colocar a ponta vermelha do multímetro neste borne e a ponta preta no Terra. O multímetro deverá estar na escala de 50VAC. Medindo diretamente sobre um dos pinos do cristal deverá existir uma tensão, indicando o funcionamento do cristal. Este é o sinal de entrada para o funcionamento do CI. Também é possível verificar o funcionamento deste circuito com uma placa de diagnóstico (Debug Card) conectada no slot PCI. Ao ligar a placa, o led referente ao CLOCK deverá acender com brilho firme (e não apagar) indicando que o circuito de clock está funcionando. Com o osciloscópio, podemos medir este sinal no pino B16 do slot PCI (33MHz). Este é o sinal de uma das saídas do CI Gerador de Clock e com isso, deduz-se que o circuito está operando.
Dificilmente uma única saída deste Gerador apresenta problema. Em geral, o CI com defeito não fornece nenhuma frequência se estiver danificado. Caso o circuito não funcione, troque o cristal de 14.3MHz e refaça os testes. Se ainda não funciona, o problema poderá ser com o próprio CI. Como foi mencionado no início deste documento, os circuitos da placa mãe são dependentes de outros circuitos para funcionarem. Existem ainda alguns Geradores de Clock que possuem um pino de entrada (do tipo Power Good) que poderá ser necessário para o funcionamento do mesmo. Para este fim, os fabricantes retiram este sinal de diversos circuitos: VRM_Good (processador), PG_VDDR (Memória), PG da fonte, PG_1.5 (Chipset)entre outros. Um exemplo disso pode ser visto a seguir. O fabricante usa para este recurso, um CI dedicado para esta função.
No circuito acima vemos que são necessárias quatro tensões na entrada do Circuito Lógico para geração do sinal PWR_GD, que é usado para sinalizar para a Ponte Sul e para o Gerador de Clock, que estes circuitos estão em funcionamento normal. Este circuito lógico pode estar embutido no Super IO ou ser um CI dedicado Pela diversidade de circuitos, não há como criar um “check list” para a análise destes circuitos. Na impossibilidade de se ter o diagrama esquemático da placa, podemos com mais facilidade encontrar os DATASHEETS do Gerador de Clock (e também de outros CIs) e verificar quais são os sinais necessários para seu funcionamento.
RESET Este sinal reseta os principais componentes da placa, de modo a estabelecer a comunicação entre eles de forma adequada. Geralmente, o SIO fica monitorando o sinal Power Good (PG) da fonte. Ao receber este sinal, o SIO gera o Sinal Reset que irá resetar a Ponte Sul. Esta irá resetar a Ponte Norte. Esta irá resetar o processador. Com o Datasheet do Super IO, podemos identificar o pino que recebe o sinal PG da fonte e verificar se este sinal está chegando ao SIO. Para medirmos o sinal de reset, devemos usar o osciloscópio no pino A15 do slot PCI. Ao ligar a placa, deve-se notar a presença deste sinal. Também podemos usar a placa de diagnóstico no slot PCI para esta verificação. Ao ligar a placa, o led RESET da Debug Card deverá acender e, em seguida, se apagar. Outra forma de checar este sinal, é usando um multímetro analógico, que deverá estar na escala 10VDC.
Com a ponta vermelha no pino de 5V (do conector da fonte, por exemplo) e a ponta preta no pino A15 do slot PCI, ao ligar a placa, a agulha do instrumento dará um pulso (cerca de 5v) e, em seguida, retorna a Ov. O mesmo pulso é observado ao desligar a placa pelo botão POWER ON. Se o sinal de reset estiver presente, concluímos que todos os circuitos até a Ponte Sul (e os circuitos que ela controla) estão funcionando normalmente. Existem placas, em que o sinal de reset é gerado pela Ponte Sul. Nesse caso, o sinal de “autorização” para o sinal de reset, é dado pelo circuito VCORE (VRM_GD) e o Power Good (PG) da fonte para a Ponte Sul, que sinaliza para o SIO enviar o Sinal de Reset. Neste circuito, se a Ponte Sul não receber os sinais do Vcore e da fonte, o sinal de reset não será gerado. Em projetos de placa ainda mais elaborados, um CI gerenciador de tensões checa se as tensões da memória, do processador, do power good da fonte, da alimentação da Ponte Norte e da Ponte Sul. Se estes sinais estiverem dentro dos níveis aceitáveis, este CI gera um sinal "autorizando" a Ponte Sul liberar o Sinal de Reset. A partir deste ponto, o processo é semelhante ao que vimos acima. Nos circuitos vistos acima, o sinal de reset não será gerado se:
O jumper CLEAR CMOS não estiver instalado ou estiver fora da posição NORMAL As tensões que alimentam os chipsets não forem corretamente geradas O circuito de clock estiver inoperante ou com defeito Ausência da tensão no PG da fonte Circuito de VCORE com defeito Falta de alimentação no circuito da memória Falta de alimentação do vídeo (slot AGP ou PCI Express x16)
BIOS E CMOS A BIOS também pode ser a causa da placa não ligar. É executado o programa que está na BIOS, assim que a placa começa a funcionar, para identificar o hardware instalado. Todas as configurações feitas na BIOS (pelo usuário ou pela fábrica) são salvas no chip CMOS que geralmente está dentro da Ponte Sul. Uma bateria de 3v (CR2032) é instalada para manter essas informações quando se desliga o computador da energia. Medindo a tensão na bateria, deve ser encontrada uma tensão de cerca de 3v. Também sobre o jumper CLEAR CMOS deve ser encontrada uma tensão com aproximadamente 3v. Se a tensão sobre o jumper for muito menor que na bateria, indica que algo está consumindo em excesso. Teste o duplo diodo que fica próximo ao conector da bateria. Se não souber exatamente qual é o componente, retire a bateria e com o multímetro veja a continuidade do polo positivo do conector da bateria com algum diodo próximo. Este diodo geralmente tem o formato de um transístor SMD. Em certas placas, este circuito está em baixo do conector da bateria.
O jumper CLEAR CMOS (ou CLR RTC) é ligado diretamente na Ponte Sul. Como a alimentação do CMOS é feita por este pino, podemos medir com o Multímetro Analógico em escala X1 e com as pontas invertidas, ou seja, vermelha no Terra e preta no pino do meio do jumper, para certificar que não há um curto (indicado por baixa resistência) neste pino de alimentação. A bateria também é responsável por manter o relógio do sistema, baseado em um cristal de 32.718 KHz.
Defeitos neste cristal, também impedem o funcionamento da leitura dos dados da CMOS, e a placa não liga. Pode-se usar um osciloscópio para verificar este cristal, apenas com a bateria instalada (a fonte não precisa estar conectada na placa). Neste caso, a saída OUTPUT do multímetro Analógico não tem sensibilidade suficiente para detectar esta frequência por ter um baixo valor (KHz). Na dúvida, a melhor solução seria a troca do cristal. Para o processador acessar os dados contidos na BIOS, todos os circuitos vistos anteriormente (VCORE, Gerador de clock, o Sinal de Reset e o sinal de PWR_GOOD - enviado da Ponte Sul para o processador) devem estar funcionando corretamente. Com todos os circuitos funcionando, o processador solicita as informações da BIOS e fica aguardando o retorno das informações. Se estas informações não forem recebidas de volta, (BIOS corrompida ou com defeito no circuito), o processador envia um sinal para todos os outros estágios desligarem e, é claro, a placa não irá ligar. Pode-se verificar se o processador está acessando a BIOS, com a placa de diagnóstico. Com a Debug Card instalada no slot PCI, ao ligar a placa, o led do RESET deverá acender e, em seguida, apagar. O led do CLOCK deverá permanecer aceso, indicando o funcionamento deste circuito. Os leds FRAME e IRDY devem permanecer acesos, indicando a comunicação entre o processador e a BIOS (Na verdade, este circuito processa as informações muito rapidamente e temos a impressão que os leds estão continuamente acesos). Algumas placas post indicam os leds FRAME e IRDY como OSC e BIOS. Se os leds indicadores de atividade da BIOS não se acenderem, certamente há problemas com o processador (ou com os circuitos relacionados) ou com a própria BIOS. Algumas placas possuem duas BIOS, e com isso, problemas com o software são minimizados. Se com a BIOS principal a placa não ligar, a BIOS secundária consegue ligar a placa normalmente. Este recurso está disponível em poucas placas e o normal é apenas uma BIOS.
SUPER IO (SIO) É responsável pelos dispositivos lentos da placa: teclado, mouse, disquete, porta serial e porta paralela. Também monitora as tensões da fonte (se não houver um CI dedicado para esta função) e tem a função de ligar e desligar a placa. Ao pressionar o botão no painel para ligar a placa, o fio POWER ON da fonte (verde) passa de nível lógico alto para baixo (de 5v para 0V) sob o comando do SIO. Se não ocorrer como descrito, verifique os pinos de alimentação do SIO (geralmente são dois: um para alimentação em stand-by e outro para alimentação geral). Também verificar no SIO o pino que aciona a fonte (PWR_ON). Como o SIO controla o teclado e mouse (entrada PS2), em caso de um desses periféricos parar de funcionar, verificar a rede resistiva e capacitiva próximo a esse conector. Estas redes estão ligadas diretamente, de um lado ao conector, e o outro lado diretamente ao SIO. Verifique a continuidade neste ramo do circuito. Se estiver tudo OK, deve-se trocar o SIO. Esta “regra” também se aplica às Portas Serial e Paralela, sendo que na Serial, existe ainda um CI com a função de tornar compatível a tensão nos dispositivos. Este CI tem a inscrição de um prefixo seguido por 232, que é o padrão de comunicação desta porta.
Espero que todas as informações contidas neste documento, que são um resumo de cursos, apostilas e vídeos, somado a experiência própria e testes em bancada, possam de alguma forma ser útil para seu crescimento profissional. Conforme mencionado no inicio deste artigo, este documento não tem nenhuma intenção de ser um manual ou algo do gênero. Sinta-se livre para deixar seu comentário, sugestão e crítica construtiva para ajudar a melhorar este documento.
São Carlos, 26/01/15
