Naprawa spalonej sekcji zasilania w Lenovo ThinkPad W510!

Kilka tygodni temu mojemu znajomemu przytrafiło się nieszczęście w postaci „zmartwienia się” jego kochanej nerk… znaczy ThinkPada W510 (#pdk). Oto jak wyglądała przygoda z naprawą ThinkPada Lubiącego Ogień od pfcode!

Jak to się zaczęło?

Pfcode, dzień jak co dzień, chciał podłączyć laptopa do zasilania co też uczynił. Zanim zdążył zrobić cokolwiek poczuł spaleniznę i dostrzegł że gniazdo zasilające iskrzy. Zasilacz to był „135” watowy zamiennik Movano LEN20675. Warto powiedzieć abyście nigdy nie używali podejrzanych zamiennych zasilaczy do waszych laptopów oraz nie modyfikowali oryginalnych. Szczególnie gdy macie do czynienia z takimi potworami mocy jak W510.

Wstępna diagnoza

Paweł szybko skontaktował się ze mną przez Discorda. Z tego co mi opisał i zobrazował zdjęciami wywnioskowałem że prawdopodobnie niewiele się da zrobić i trzeba brać pod uwagę śmierć procesora i/lub innych kluczowych układów płyty głównej ze względu na usterkę w głównym układzie DC/DC CPU Vcore który zajmuje się generacją napięcia dla procesora i7. Zapadła decyzja o dostarczeniu mi sprzętu w stanie dość agonalnym gdyż żaden z nas nie dawał szans na powodzenie naprawy. Więc W510 trafił do mnie w formie samego kadłuba bez zaślepek, śrub czy klapy.

Naprawa właściwa

Gdy tylko otrzymałem paczkę – rzuciłem ją na stos „ToDo”. Na kilka tygodni. Polecam się. Ale gdy tylko pfcode kilka razy dziennie przypominał zabrałem się za robotę.

Pierwsze co należało zrobić to usunąć płytę główną z kadłuba. Zostawiłem ją póki co w magnezowym szkielecie. Następnie przystąpiłem do oględzin.

Oględziny ujawniły około 1.5 mm dołek w miejscu gdzie powinien znajdować się miedziany pad lutowniczy dla kondensatora SMD, brak tegoż kondensatora, osmolone okolice, zwęglone PCB i dziwne próby napraw na własną rękę przez Pawła w postaci bloba cyny łączącego dwa kondensatory i metalową obudowę tranzystora MOSFET.


Dodatkowo wcześniej zauważyłem znaczne uszkodzenie śruby mocującej chłodzenie do płyty, ukruszony rdzeń procesora i7 oraz niską czystość dostarczonej mi obudowy W510.


Diagnostyka – część 1

Płyta w tym modelu ThinkPada to płyta Wistron KENDO-1 WS posiadająca dziesięć (!) warstw PCB. Takie uszkodzenie od razu nakazuje sprawdzić czy poszczególne warstwy miedzi nie są ze sobą zwarte – należy to wykonać sprawdzając połączenie trybem rezystancji lub diody multimetru między masą a zasilaniem w gnieździe zasilającym w obu polaryzacjach. Jeśli miernik wskazuje nam niską rezystancję lub bezpośrednie połączenie (piszczy) to znaczy że mamy do czynienia ze zwarciem w warstwach płyty lub uszkodzonym innym elementem na płycie głównej który zwiera napięcie do masy powodując nagrzewanie się elementu lub wyłączenie się zasilacza (zabezpieczenia). Wtedy można płytę zwykle wyrzucić lub szukać uszkodzonego elementu i go usunąć. W moim przypadku nie było żadnego zwarcia.

Następną rzeczą jaką zrobiłem to zlokalizowanie uszkodzonego elementu na schemacie płyty głównej. Mój schemat zdobyłem w sieci i możecie go pobrać TUTAJ. W moim przypadku uszkodzona część to kondensator C853 łączący linię VINT20 z GND (masą). Znajduje się on zaraz obok MOSFETu U68.

Martwiłem się że uszkodzone zostały MOSFETy okoliczne oraz MOSFET U68 jednakże typ ich obudowy (CanPAK) powodował że niemożliwym było dla mnie ich sprawdzenie na płycie ani wylutowanie i sprawdzenie poza układem a wolałem nie ryzykować pogorszenia sytuacji usuwając kluczowe elementy z płyty nie posiadając zamienników pod ręką. Założyłem więc że są sprawne.

Naprawa

Należało teraz pozbyć się szkód wyrządzonych przez eksplozję i samego pfcode. Zalazłem więc sekcję sporą ilością topnika (nigdy za wiele topnika!) i zacząłem usuwać dziwnego bloba cyny (który i tak niewiele robił gdyż ze schematu wynika że kondensatory oraz MOSFET są połączone tymi pinami bezpośrednio) oraz oczyszczać miejsce po kondensatorze z potencjalnych pozostałości kondensatora i cyny. Następnie oczyściłem te okolice denaturatem z części topnika i spalenizny.

Diagnostyka – część 2

Naprawiłem główne widoczne uszkodzenia więc nie pozostało mi nic innego jak wykonać próbę na sucho. Usunąłem więc chłodzenie, następne procesor i założyłem chłodzenie ponownie (gdyż układ nVidia Quadro nie jest odłączany a nie chciałem go przegrzać). Podłączyłem wentylator, ładowarkę do zasilania i zacząłem sprawdzać różne miejsca na płycie czy dochodzi zasilanie 20V ładowarki do tranzystorów i innych elementów. Stwierdziłem że Gate MOSFETu U68 idzie wprost do pinu 26 głównego układu sterującego sekcja zasilania procesora więc dzięki temu sprawdzę czy MOSFET pracuje poprawnie. Niestety był to przejaw zaćmienia umysłu i robiłem to dość na ślepo i niepotrzebnie. Okazało się że po pierwsze – sprawdzałem zły pin układu, po drugie – mogłem po prostu sprawdzić napięcie na wyjściu cewek. W międzyczasie jednak zaobserwowałem że laptop włącza się, co kilka sekund wyłącza się na pół sekundy i tak w kółko.

Testy!

Zaryzykowałem więc sprawdzenie W510 wraz z procesorem i pamięcią RAM – włożyłem CPU, zamontowałem chłodzenie pomijając uszkodzoną śrubę i podłączyłem kość 4GB DDR3 z mojego ThinkPada x200s. Skutek? Laptop uruchamiał się na jeszcze dłuższy czas, kręcił wentylatorem, podświetlał przycisk zasilania lecz nie dawał obrazu ani nie dawał innego znaku życia. Paweł zasugerował podłączenie jakiegoś dysku z systemem aby wymusić próbę startu systemu co uczyniłem. Niestety wynik nadal identyczny. Wpadłem jednak na pomysł że nie zamontowałem chłodzenia poprawnie ze względu na zjechaną śrubę oraz chwilowo nie dałem past. Dodatkowo pfcode poinformował że testy na moim 65 watowym zasilaczu od x200s są daremne gdyż BIOS W510 po prostu wymusi wyłączenie laptopa przy wykryciu tak słabej ładowarki. Ale jako że była późna godzina i nie miałem ładowarki, odstawiłem to.

Kilka dni później, gdy dotarła paczka z zamiennym zasilaczem Movano oraz 90W zasilaczem Lenovo, rozmontowałem laptopa, zdjąłem chłodzenie, zaaplikowałem pastę Ceramique 2 i zamontowałem chłodzenie tym razem na wszystkie cztery śruby pomagając sobie płaskim śrubokrętem. Wcześniej jeszcze wygiąłem sekcję chłodzącą GPU tak, by mocniej przyciskała rdzeń Quadro. Zamontowałem dysk z Windowsem 7, pamięć RAM z x200s, klawiaturę i przystąpiłem do testów na zewnętrznym monitorze. Wynik był satysfakcjonujący gdyż laptop magicznie odżył i udało się go uruchomić do BIOSu, skonfigurować, uruchomić Windowsa 7 z dysku a nawet uruchomić z pendrive’a i przeprowadzić test procesora w Mersenne Prime Test z Ultimate Boot CD! A to znaczyło że naprawa powiodła się! Uprzednio jeszcze na biurku naprawczym sprawdziłem napięcie wejściowe i wyjściowe cewek które wyniosło 10V dla wejścia i 1V dla wyjścia.

Konserwacja

Zdecydowałem że nie mogę odesłać laptopa w takim stanie jak jest. Więc rozebrałem go na części pierwsze, płytę główną oczyściłem z topnika i kurzu, obudowę umyłem w ciepłej wodzie z płynem do naczyń, klawiaturę odkurzyłem jak się tylko dało przy okazji odkrywając że ta potrafi wyrosnąć swoje własne włosy! Gdy wszystko wyschło złożyłem to do kupy, spakowałem i odesłałem do zadowolonego kumpla 😀




Jakby ktoś szukał wpisu ze zdjęcia – proszę bardzo 😀

Ale co tutaj w ogóle zaszło?!

No właśnie – co spowodowało takowe uszkodzenia? Elektronik ze mnie marny więc moja teoria to raczej gdybanie lecz sądzę że skoro mamy tutaj do czynienia z fragmentem sekcji który przyjmuje 20 woltowe napięcie ładowarki i przetwarza je na ~1 wolt napięcia dla rdzenia procesora to wymaga on dość dobrej jakości zasilania. Niestety zamienna ładowarka nie dostarczała odpowiedniej jakości napięcia, wystąpił skok napięcia spowodowanym złą pracą zasilacza lub złym łączeniem wtyczki z gniazdem i iskrzeniem przez co kondensator zwarty między linią 20V i GND przyjął na siebie całe uderzenie i po prostu wyparował.

Dodatkowo napomknę zasadę działania przetwornic DC/DC gdyby ktoś się zastanawiał dlaczego 10V na wejściu cewki zmienia się na 1V bezpieczne dla rdzenia procesora. Mianowicie mamy sterownik sekcji zasilania będący sterownikiem tranzystorów MOSFET. Tranzystory te włączają się i wyłączają z ogromną szybkością powodując że napięcie uśrednia się – stąd 10V na wejściu cewki gdyż multimetr nie jest na tyle szybki by wyłapać skoki napięcia z 0V do 20V więc pokazuje średnią 10V. Cewka z kolei zachowuje się w, dużym uproszczeniu, jak kondensator – wyrównuje napięcie magazynując je w polu magnetycznym i wypuszczając je na wyjście kiedy akurat tranzystory są wyłączone. Powoduje to tworzenie napięcia około 1V dla rdzenia CPU. Wspaniały pokaz sztuki elektronicznej i cudu inżynierii – takie proste a jakie skuteczne i wydajne.

Podsumowując!

Nigdy nie używajcie dziwnych, niezaufanych zamienników zasilaczy dla sprzętu na którym wam zależy! Oraz nie modyfikujcie ich!

Jeszcze napomknę że przeprowadziłem autopsję/recykling zasilacza Movano i przy okazji małą analizę jego wnętrza. Zasilacz okazał się tragiczny. Brakowało mu filtracji napięcia sieciowego, brakowało mu zabezpieczeń, brakowało mu porządnej filtracji napięcia wyjściowego (jedynie 4 kondensatory elektrolityczne). Całość składała się z kondensatorów elektrolitycznych, sterownika PWM, MOSFETu, mostka prostowniczego, pasywnych elementów SMD dla sterownika i aluminium na chłodzenie… Niestety nie zrobiłem zdjęć, wybaczcie.

Poza tym jak widać – jeszcze żyję, blog nie umarł. Po prostu moja twórczość wymaga silnego zmuszania się do rozpoczęcia jej. Mam nadzieję że będę w stanie jak najczęściej przysiada do pisania.

Dzięki za czytanie! Zapraszam na fanpage, do komentowania i udostępniania!