Bazı Monster Modellerindeki Kronik Güney Köprüsü Arızasının Sebebi...

[HexfeT]

Monster notebook farklı üreticilerle çalışıyor. Bilinen ikisi fason üretim yapan Taiwanlı Clevo ve Çinli Tongfang markaları. Tongfang üretimi İntel 8-9-10. nesil işlemcili anakartların hepsinde kronik güney köprüsü bozulmasına sebep olan bir tasarım hatası var. Daha sonraki nesil kartlardan henüz bizzat görüp incelemediğim için bir şey diyemiyorum. Aynı tasarım devam ediyorsa onlar da dökülecekler.

Problem hiçbir elektriksel arıza olmadığı halde güney köprüsünün durduk yerde bozulması. Güç düğmesine basıldığında power ledi ya hiç yanmaz, ya bazen yanıp söner fakat sistem tetik almaz.Bu makineler adeta yaprak gibi döküldüğü için soruna neyin sebep olabileceğini araştırmaya karar verdim ve sorunu bulduğuma %99.9 eminim. Sorun tasarımı yapan mühendisin bir hatasından kaynaklanıyor.

Öncelikle G3 güç konumu ne demek açıklayalım ve aklımızda tutalım. Sistemin tamamen kapalı ve aynı zamanda güç bağlantısının kesik (adaptör çekili) olduğu konum "G3 power state" olarak adlandırılıyor.

Güney köprüsü içinde saat tarih bilgisi ve bios ayarlarının tutulmasını sağlayan RTC bölümü var. Bu kısım aynı zamanda bazı güvenlik önlemleri ve sistem başlatılması öncesi işlemlerden de sorumlu. Eğer RTC zarar görürse sistem hiçbir şekilde çalışmaz.

RTC bölümü genel yapı olarak bütün notebooklarda iki farklı besleme kaynağına sahip. Birincisi G3 konumundayken besleme sağlayan CR2032 para pil. İkincisi ise eğer sistem adaptöre bağlı ise anakart üzerinde daima aktif olan 3.3V lineer regülatör. Bu iki kaynaktan gelen gerilimler 1. şemada görülen D1 içindeki çift diyot ile birleşir ve RTC beslemesini bu noktadan alır.

Adaptör takılı değil ise RTC yi para pil besler. (Bios pili olarak bilinen pil) Takılı ise pilden akım çekilmez, ilgili lineer reg. besler. Bahsettiğim bu lineer regülatör ise anakartın ana 3.3V beslemesini sağlayan smps buck regülatör entegresinin içindeki lineer referans regülatörütür. Smps buck kontrol entegresi içinde mutlaka bulunur ve entegrenin bir pini buna ayrılmıştır. Sistem tamamen kapalı iken çok küçük akımla beslenmesi gereken donanımlar için kullanılır. Bahsettiğimiz RTC gibi...

2. şematikte Tongfang kartlardaki 3.3V buck regülatör kısmı görülüyor. Bu entegrenin 3.3V referans pini yok. Yapı gereği bu regülatör adaptör takılı olduğu sürece daima aktif olduğundan aslında bunun mahsuru yok. RTC beslemesi ref pini yerine daima voltaj bulunan 3.3VA çıkışından alınmış.

Fakat hiçbir anakartta göremeyeceğiniz çok önemli bir fark var. 3.3VA gerilimi 1. şematikte görüldüğü üzere R100 1.5k değerindeki direnç üzerinden RTC ye gidiyor. Normalde burada direnç olmaz, ref regülatör çıkışı direk diyota giriş yapar. Bu kartlarda lineer ref reg. olmadığından ve doğrudan 3.3VA buck çıkışı kullanıldığı için tasarımcı regülatörün kalkış, yük geçiş, ya da arızası gibi durumlarda RTC ye yüksek gerilim gitmesinden çekindiğinden olsa gerek araya direnç koymuş.

RTC kısmı 6uA gibi çok küçük bir akım çektiği için 1.5k direncin hem yeterli olacağını, hem de RTC yi koruyacağını düşünmüş olmalı. Tam bu noktada yanıldığı önemli bir ayrıntı var. RTC sadece G3 güç konumunda iken 6uA çekiyor fakat DC adaptörün takılı olması da dahil diğer güç konumlarında 300-600uA civarı bir akıma ihtiyaç duyuyor.

CR2032 pil tarafından gelen hatta ise R102 1k direnç görüyoruz. Burası Intel datasheetleri de dahil bütün sistemlerde böyle. Pil RTC yi sadece G3 güç konumunda beslemekle sorumludur ve 6uA akım ihtiyacı olduğu için 1k direnç üzerinden bu akım rahatlıkla sağlanabiliyor.

G3 harici güç konumlarında RTC ihtiyacı olan görece yüksek akımı 3.3V regülatörden alması gerekirken bu kartlarda aradaki R100 1.5k direnç yüzünden akım yeterli gelmiyor. +3.3VA_RTC noktasındaki voltaj çöküyor. İhtiyacı karşılamadığı için aynı anda CR2032 pilden de >150uA akım çekiyor. Bu yüzden en az 3-4 yıl civarı dayanması gereken pil daha erken bitiyor.

CR2032 pil bittikten sonra ise sistem ne zaman olacağı kesin olmayan ama eninde sonunda kesinlikle güney köprüsünün bozulacağı bir hale geliyor. Pil bitince +3.3VA_RTC voltajı daha da aşağı inerek Intelin datasheetindeki "electrical charactistics" kısımlarındaki aşılmaması belirtilen bazı sınırların ihlal edilmesine ve bunun sonucu RTC modülünün ve doğal olarak güney köprüsünün bozulmasına sebep oluyor.

Güney köprüsü değiştirildikten sonra ise asıl sorundan kimsenin haberi olmadığı için makine yine aynı arızayı yapmaya mahkum. Yeni takılan CR2032 pilin kalitesi ve doluluk oranına göre bir süre sorunsuz çalışacak fakat bittiğinde yine aynı şey olacak. Güney köprüsü değişiminden yaklaşık bir yıl sonra yine aynı arızayı yapan makineler gördüm.

Makine henüz hiç arıza yapmamış ya da güney köprüsü değişimi yapılmış olsun fark etmez. Kalıcı çözüm için R100 direncinin 1.5k yerine G3 haricindeki güç konumlarında yeterli akımı sağlayabilecek bir değere indirilmesi gerekiyor. 1.5k yerine 100 Ohm takılması uygundur. Aksi takdirde arıza kaçınılmaz.

[Refleks]

Üstat bende aynı cihazdan var.ilk fırsatta bios pilini değişeyim.

[BenjaminLines]

Ustam eline sağlık bios pili kaynaklı bozulduğunu farkettin fakat neden olduğunu anlayamamıştım. Peki neden ref çiplere çalışmıyor ama sıfır çiple çalışıyor bu konuda bir bilgin var mıdır

[Sametbey67]

belki de chip içinde bir zamanlayıcı var , kullanım saati gibi ,

[vegabilgisayar]

Karttaki anormal duruma erken müdahale edilirse, pil bitsede, güney en azından bu sebep ile bozulmuyor.

[sonsuzbilgisayar]

Peki buradaki direnç değeri ne olmalı. erhan ustam 100ohm ile denemiştir heralde

[muratizm]

HexfeT Üstadım, değerli paylaşımının tarihi eski olsa da, müsaden ile nacizane fikrimi belirtmek isterim... Öncelikle yazdıklarınız teknik olarak oldukça tutarlı görünüyor ve ortaya attığınız hipotez, gözlenen belirtilerle büyük ölçüde örtüşüyor. Ancak "%99,9 eminim" noktasında biraz temkinli olmakta fayda olduğunu düşünüyorum. Elektronik arızalarda sebep-sonuç ilişkisini kesinleştirmek için birkaç ek doğrulama gereklidir.

Teorinin Güçlü Yanları

Şu gözlemleriniz tezinizi destekliyor:

Aynı platformdaki çok sayıda cihazın benzer şekilde PCH (güney köprüsü) arızası vermesi.
CR2032 pillerinin normalden çok daha kısa sürede tükenmesi.
Pil bittikten sonra arızaların hızlanması.
Güney köprüsü değişse bile bir süre sonra tekrar aynı arızanın görülmesi.
RTC besleme hattında gereğinden büyük seri direnç kullanılması.

Intel PCH'lerin RTC alanı gerçekten de hassas bir bölümdür. RTC besleme limitlerinin dışına çıkılması, özellikle undervoltage (düşük besleme) ve brownout durumları, PCH'nin kalıcı hasar görmesine yol açabilir.

Bir Hesap Yapalım

Senin verdiğin değerlere göre:

R100 = 1.5 kΩ
RTC akımı = 300-600 µA

Ohm Kanunu:

300 µA:

V=I×R=0.0003×1500=0.45V

600 µA:

V=0.0006×1500=0.9V

Yani 3.3 V kaynağından:

300 µA'de RTC tarafına yaklaşık:
3.3-0.45=2.85V
600 µA'de:
3.3-0.9=2.4V ulaşıyor.

Intel PCH'lerin birçoğunda RTC çalışma aralığı yaklaşık 2.5-3.3 V civarındadır (modele göre değişir). Eğer ölçtüğünüz kartta 2.4 V civarına düşüyorsa gerçekten datasheet sınırının altına iniyor olabilir.

Bu durumda teoriniz oldukça güçleniyor. Ancak Kesinleştirmek İçin Şunlar Ölçülmeli

1) Sağlam Kart Adaptör takılı. CR2032 çıkarılmış. +3.3VA RTC ölç.

2) Arızalı Kart

Aynı ölçüm.

3) Osiloskop ile Güç açılışında RTC hattında çökme var mı? Ani dipler oluyor mu?
Çünkü bazen DC ölçüm normal görünür, fakat birkaç milisaniyelik dipler PCH'yi öldürebilir.

Alternatif İhtimaller

Tamamen göz ardı edilmemesi gereken başka ihtimaller de var:

1. PCH BGA lehim problemi. Tongfang kartlarda termal stres yüksek olabiliyor.

2. 3.3VA hattında overshoot. Sizin de değindiğiniz gibi tasarımcı muhtemelen bundan korkmuş olabilir.

3. RTC pinlerinde ESD korumasının yetersizliği. Düşük ihtimal ama tamamen imkânsız değil.

100 Ω Çözümü Mantıklı mı? Evet, teorik olarak mantıklı. 600 µA çekildiğinde: 0.0006×100=0.06V Yani RTC tarafı: 3.3-0.06=3.24V olur.

Bu durumda RTC hattı neredeyse tam besleme görür ve pil üzerinden akım çekmeye ihtiyaç kalmaz.

Ben olsam şu deneyi yapardım.

Aynı modelden iki kart:

Kart A

Orijinal 1.5 kΩ.

Kart B

100 Ω modifikasyonu.

Her ikisinde:

RTC akımı
Pil akımı
RTC voltajı
Açılış anındaki osiloskop görüntüsü kaydedilir.

Eğer modifiyeli kartta: pil akımı sıfıra yakınsa, RTC voltajı stabilse, yıllar içinde tekrar PCH arızası görülmüyorsa, o zaman gerçekten Tongfang'ın ciddi bir tasarım hatası ortaya çıkarılmış olur.

Açıkçası anlattığınız senaryo, "kronik güney köprüsü arızası"nı açıklayabilecek kadar güçlü ve mühendislik açısından mantıklı görünüyor. Fakat bunu kesin bilgi seviyesine çıkarmak için en kritik kanıt, RTC hattının osiloskopla ölçülmüş dalga şekilleri ve Intel datasheet'indeki minimum RTC gerilim sınırının birebir karşılaştırılması olur. Saygılarımla.