Toshiba SL10-105 - zwarcie po podłączeniu zasilacza, grzeje się PQ21

Witam.

Na początek obsada laptopa:

Płyta główna	DA0EW3MB6D1 REV: D
Mostek północny	RG82852GM (SL6ZK)
Mostek południowy	FW82801DBM (SL6DN)
KBC/EC	PC97551
BIOS	39VF040
Procesor	Intel Celeron M 390 (SL8MP)

Wcześniejsza historia sprzętu jest nieznana. Poniżej opis zastanej usterki:

Laptop po podłączeniu do zasilacza serwisowego pobierał niewiele ponad 10 mA. Nie reagował na przycisk Power. Po demontażu płyty głównej stwierdzono wizualne uszkodzenie tranzystora oznaczonego na laminacie płyty jako PQ21 (AO4418) - był przypalony po stronie źródła i bramy, tam też ukruszył się podczas zdejmowania go z płyty. Leżący naprzeciwko niego (na schemacie) tranzystor PQ30 (AO4411) okazał się sprawny - wymieniłem więc tylko PQ21 na sprawny wylut o identycznych parametrach z płyty dawcy. Podłączyłem następnie zasilacz laboratoryjny do gniazda zasilania płyty, ustawiając napięcie zasilania na 1 V i ograniczenie prądowe na 1 A. Płyta nie pobierała żadnego prądu, podnosiłem więc napięcie o 1 V. Przy napięciu 5 V płyta zaczęła pobierać prąd wynoszący kilkadziesiąt mA. Podnosiłem napięcie dalej monitorując wzrost poboru prądu i badając, co nagrzewa się na płycie. Gdy zadziałało ograniczenie prądowe (przy napięciu niższym niż 12 V), PQ21 był już bardzo gorący. Odłączyłem zasilanie, wylutowałem i sprawdziłem PQ21 - uszkodzony (pełne zwarcie między źródłem a drenem). Ponownie sprawdziłem PQ30 oraz dodatkowo PQ20 (AO4411) - oba elementy okazały się sprawne. Wymieniłem zatem PQ21 na kolejny sprawny "wylut". Zmierzyłem przy okazji rezystancję padów tych tranzystorów (na czas pomiaru wszystkie trzy tranzystory zostały wylutowane z płyty) do masy przy włożonym CPU i wyjętym CPU - wyniki poniżej:

Oznaczenie tranzystora	Dren (z CPU)	Dren (bez CPU)	Źródło (z CPU)	Źródło (bez CPU)	Brama (z CPU)	Brama (bez CPU)
PQ21 (AO4418)	2 MΩ (rośnie)	30 MΩ (maleje)	9,35 Ω	2,3 kΩ	9,6 MΩ (rośnie)	9,6 MΩ (rośnie)
PQ20 (AO4411)	2,32 kΩ	2,32 kΩ	2 MΩ (rośnie)	2 MΩ (rośnie)	9,6 MΩ (rośnie)	9,6 MΩ (rośnie)
PQ30 (AO4411)	2,32 kΩ	2,32 kΩ	9,35 Ω	2,3 kΩ	9,6 MΩ (rośnie)	9,6 MΩ (rośnie)

Oczywiście zapoznałem się z tematami szkoleniowymi. Rzeczą podstawową w tym przypadku jest wykonanie próby zwarciowej. Przeprowadzałem ją z powodzeniem kilka razy na innych platformach (np. Quanta PL3), spróbowałem też tutaj. Podłączyłem się do źródła tranzystora PQ21 (tranzystor nie był zdejmowany z płyty na czas próby) i włączyłem zasilanie (1 V, max. 100 mA). Od razu zadziałało ograniczenie prądowe zbijając napięcie do 0.56 V. Zwiększyłem maksymalne natężenie do 500 mA, napięcie zaś podnosiłem o 100 mV. Tym razem ograniczenie zadziałało przy napięciu 1.3 V. Podniosłem ograniczenie do 2 A, podnosząc dalej napięcie i monitorując płytę. Ograniczenie zadziałało przy 2.5 V, przy czym wyczuwalnie ciepły zrobił się... procesor Intel Celeron M 360 (SL86K) - oprócz niego nie stwierdziłem nagrzewania się innych elementów. Próbę przerwałem, sprawdziłem procesor w innym laptopie - uszkodzony. Ponieważ nie wiedziałem, czy procesor był wcześniej sprawny, postanowiłem przetestować płytę na innym sprawnym CPU - Intel Celeron M 390 (SL8MP). Zacząłem ponownie od bezpiecznych 1 V i 100 mA - ponownie jednak zadziałało ograniczenie prądu. Zaniechałem dalszego podnoszenia napięcia - nie chcę uszkodzić sprawnego procesora.

Zmierzyłem rezystancję na cewkach w stosunku do masy, zarówno z włożonym sprawnym CPU jak i bez niego - wyniki poniżej:

Oznaczenie cewki	z CPU	bez CPU
PL1, PL2, PL3	4 MΩ (rośnie)	4 MΩ (rośnie)
PL4	2,34 kΩ	2,34 kΩ
PL6, PL11, PL12	6,44 Ω	2,34 kΩ
PL7, PL15	91 Ω	91 Ω
PL8, PL9	2,34 kΩ	2,34 kΩ
PL13	5,74 Ω	2,25 kΩ
PL14	niestabilna (rośnie/maleje)	niestabilna (rośnie/maleje)
PL16	7,65 Ω	2,3 kΩ
PL17	13 kΩ (maleje)	13 kΩ (maleje)

Cewki pogrupowałem ze względu na powtarzalność wyników pomiarów.
PL5 i PL10 są nieobsadzone na tej płycie.

Dodatkowe informacje:
- brak śladów zalania/korozji/spalenizny na płycie,
- BIOS nie był przeprogramowywany (mam tylko EZP2010), poza tym nie wygląda on na "winowajcę",
- gniazdo zasilania jest sprawne mechanicznie i elektronicznie,
- wiem, że ten laptop to "zabytek" oparty na przestarzałej architekturze; wiem też ile kosztuje do niego sprawna płyta na popularnym portalu aukcyjnym - chcę jednak spróbować przywrócić go do używalności bez większych inwestycji w niego (ucząc się czegoś przy okazji - zajmuję się nim w tzw. "wolnym czasie").

Na podstawie wyżej opisanych czynności mam kilka pytań:
- czy przeprowadzenie próby zwarciowej na źródle tranzystora PQ21 (połączonym z gałęzią VIN) było dobrym pomysłem?
- gdzie się wpiąć na płycie zasilaczem laboratoryjnym tak, aby przybliżyć się do namierzenia "winowajcy", nie ryzykując jednocześnie uszkodzenia sprawnego CPU?
- czy problem może powodować układ PU5 (SC541)? Jeśli tak, to w jaki sposób mogę to sprawdzić, mając do dyspozycji standardowy multimetr (chodzi mi o pomiar rezystancji wyprowadzeń układu do masy - jakich zakresów wartości spodziewać się w zależności od mierzonych wyprowadzeń)?
- jakie informacje są jeszcze potrzebne do zawężenia kręgu podejrzanych o wywołanie zwarcia?

Z góry dziękuję za każdą wskazówkę mogącą przybliżyć mnie do naprawy sprzętu.

On each input (VIN) of the DC / DC converters there is a coil (type PL5).
Remove one at a time and measure the resistance to ground on pin 1 of PQ21.
If the resi-stance is still low, move to the next reel.
When the resistance rises you found the section shorted.

Dziękuję Kolego Machine za cenną wskazówkę.

Zanim się jednak do niej odniosę, chciałbym przeprosić wszystkich czytających ten temat za wprowadzenie w błąd odnośnie uszkodzonego Celerona M 360. Otóż sprawdziłem go dzisiaj w innym laptopie (Lenovo 3000 C100) - okazuje się, że procesor jest sprawny. Wcześniej sprawdzałem go w laptopie o mechanicznie pasującej podstawce, ale niekompatybilnej z tym procesorem (BenQ Joybook A51E). Jeszcze raz przepraszam za wprowadzenie w błąd.

Wracając do meritum, wykonując wskazówki Kolegi Machine ustaliłem, że rezystancja do masy wyprowadzenia nr 1 tranzystora PQ21 rośnie po zdjęciu cewek opisanych jako PL11 i PL12 (musiałem zdjąć obie cewki, gdyż są połączone równolegle) - mogę więc stwierdzić, że próba zwarciowa przeprowadzona na źródle tranzystora PQ21 była dobrym rozwiązaniem, gdyż zachowanie podczas jej trwania było identyczne, jak po zdjęciu cewek i przyłożeniu napięcia do ich padów - grzeje się przede wszystkim procesor. Wiem już, że "wytrzymał" 2 A przy napięciu 2.5 V - czy mogę dalej podnosić napięcie i/lub natężenie bez obawy o uszkodzenie CPU? Jest on jedyną rzeczą która się grzeje przy tych parametrach zasilania (oba mostki są zimne), a skoro jest sprawny to nie powinien chyba się tak grzać. Jak sprawdzić inne elementy w tej gałęzi?

Coś jednak nagrzewa ten tranzystor PQ21 przy "normalnym" zasilaniu płyty laptopa - czy wymiana na mocniejszy ma sens?

Poniżej skrótowe tłumaczenie postu na język angielski (na tyle na ile potrafię).

=============================================================================

Thank you Machine for your valuable tip.

Before the next part of this message, I want to correct some informations from first post. I wrote that my Celeron M 360 was broken (shorted). That wasn't true - I've checked this CPU in another laptop (Lenovo 3000 C100) and it run successfully, so this CPU is working fine - sorry for that mistake.

Referring to your message - resistance increased when I took out of the board coils marked as PL11 and PL12 (they're connected in parallel) - when I apply voltage on pads of that coils, motherboard reacts exactly the same like when I did a short-test on PQ21's source - the only heating part is CPU (both north- and southbridge are cold). Now I know, that CPU "survived" 2.5 V at 2 Amps - can I increase the voltage or/and current with no worries about damaging CPU? How to check other components in this rail?

PQ21 is getting warm, when I plug 19 V to DC input - should I replace original transistor with a stronger one?

Sorry for my poor english.

Measurements at power on.
With PL11 and PL12 detached, measure the voltage on all coils.

Thank you Machine for reply.
Below results of measurements without PL11 and PL12 coils:

Coil	Voltage
PL1, PL2	18,98 V
PL3, PL5 (one pad), PL6, PL11 (one pad), PL12 (one pad), PL16	18,8 V
PL17	5,12 V
PL14	3,38 V
PL4, PL5 (other pad), PL7, PL8, PL9, PL10 (both pads), PL11 (other pad), PL12 (other pad), PL13, PL15	0 V

Voltage set at 19 V, current consumption stands at 0,007 Amps.
Below short translation in Polish.

======================================================================

W powyższej tabelce opisane są wyniki pomiarów napięcia cewek przy zdjętych cewkach PL11 i PL12 dla podłączonego zasilania 19 V. Pobór prądu jest stabilny i wynosi 7 mA.

Measure the voltages to ground on all pins of transistor PQ21.
With which transistor do you substituted the original PQ21?

Measure the voltages on pins 2, 171 of the KBC in the following cases:
at the power off
with pressed power on
to the power on.
Measurements at power on:
Measure the voltages on pins 27, 28, 29, 34, 44, 89, 155 of U12 (KBC).

Thank you matic and Machine for replies.

Below results of measurements on PQ21 (AO4418 - original, like on schematic) pins:

PQ21 pin	Voltage
D, S	18.8 V
G	25.78 V

When I press Power, voltage drops to 18.6 V on drain and source of PQ21, and to 25.6 V on gate.

I've done also measurements on KBC with power on. Below description of board reaction:
- before pressing Power - current consumption 0.007 Amps,
- when I press Power (for less than 0.5 second) - current consumption increases for a second to 0.39 Amps, then decreases for a second to 0.025 Amps and finally board turns off to 0.007 Amps.

When current consumption goes down to 0.025 Amps, I can hear a high frequency noise coming from PL14 and PL17 neighborhood.

My measurements are described depending on current consumption. Results below:

KBC pin	Before pressing Power	When pressed Power	Before shut down	After shutdown
Power consumption	0.007 Amps	0.39 Amps	0.025 Amps	0.007 Amps
2 (NBSWON#)	3.38 V	0 V	3.34 V	3.38 V
27 (SUSON)	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
28 (S5_ON)	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
29 (ACIN)	2.63 V	2.69 V	2.72 V	2.63 V
34 (3V_ALWAYS)	3.38 V	3.34 V	3.38 V	3.38 V
44 (SUSB#)	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
89 (SUSC#)	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
155 (RSMRST#)	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
171 (DNBSWON#)	3.38 V	0 V	3.34 V	3.38 V

With these voltages, before it goes out, you must have a voltage on PL7.
Measure the voltages on all the pins of PQ15, PQ41, PQ47.

xamledyD napisał(a):zachowanie podczas jej trwania było identyczne, jak po zdjęciu cewek i przyłożeniu napięcia do ich padów - grzeje się przede wszystkim procesor.

Zmierz rezystancje między drenami i źródłami tranzystorów PQ33 oraz PQ34 (ten drugi może być nieobsadzony).

Below next results of measurements based on Machine's and Vogelek23's suggestions:

Voltage (PL7)	Before pressing Power	When pressed Power	Before shut down	After shutdown
Power consumption	0.007 Amps	0.39 Amps	0.025 Amps	0.007 Amps
PL7	0 V	2.43 V	2.57 V	0 V

Voltage (PQ15 pins)	Before pressing Power	When pressed Power	Before shut down	After shutdown
1	0 V	5.18 V	5.16 V	0 V
2, 4	0 V	17.27 V	13.73 V	0 V
3	0 V	3.34 V	3.38 V	0 V
5, 6	3.38 V	3.34 V	3.38 V	3.38 V
7, 8	5.12 V	5.15 V	5.12 V	5.12 V

Voltage (PQ41 pins)	Before pressing Power	When pressed Power	Before shut down	After shutdown
1	0 V	3.35 V	0 V	0 V
2	0 V	17.28 V	0 V	0 V
3	0 V	3.35 V	3.38 V	0 V
4	0 V	17.3 V	13.75 V	0 V
5, 6, 7, 8	3.38 V	3.35 V	3.38 V	3.38 V

Voltage (PQ47 pins)	Before pressing Power	When pressed Power	Before shut down	After shutdown
1	0 V	5.18 V	drops slowly to 0 V	0 V
2	0 V	17.26 V	0 V	0 V
3	0 V	5.18 V	5.14 V	0 V
4	0 V	17.29 V	13.75 V	0 V
5, 6, 7, 8	5.12 V	5.15 V	5.12 V	5.12 V

PQ33 pins	Resistance to GND or between both out of three pins (in second case PQ33 is out of the board)
Gate	243 Ω
Drain	9.8 Ω
Source	7.85 Ω
G-D	239 Ω
G-S	237 Ω
D-S	2 Ω
G-D	235.7 Ω
G-S	233.9 Ω
D-S	2 Ω

(two measurements of resistance between pins, second is with swapped meter probes)
PQ34 is not populated on the board - resistance between its source and drain pads is identical like on PQ33.
Isn't this result (2 Ω between drain and source) too low?

Additional information: while current consumption is higher than 0.007 Amps (or simply when the board is turned on), LED3 is lighting solid green light until board shuts down.

=====================================================================

Dziękuję Koledze Vogelek23 za wskazówkę dotyczącą pomiarów. Mam nadzieję, że dobrze zrozumiałem o jaki pomiar Koledze chodzi - jeśli coś źle opisałem/zmierzyłem, proszę dać znać - poprawię się.

PQ33 do wymiany.

Ok the other power supply sections work you need to activate the VCC_CORE.
Also check PQ36.
After having desoldered PQ33 it measures the resistance on the gate pad of PQ33 (PU5 may also be faulty).

Diagnoza wydana przez Kolegę Vogelek23 okazała się trafna - po wymianie tranzystora PQ33 na identyczny z płyty dawcy i wlutowaniu cewek PL11 i PL12 (zdjętych na czas pomiarów) laptop uruchomił się prawidłowo - można wejść do BIOS-u, uruchamiać system z dysku lub pendrive itp. Ogromny szacunek dla Kolegi Vogelek23 za wiedzę i poświęcony czas - jeszcze raz serdecznie dziękuję.
Dziękuję za pomoc wszystkim udzielającym się w temacie - mam nadzieję, że doświadczenie zdobyte przy tej naprawie ułatwi mi diagnostykę innych uszkodzeń w przyszłości.

Podsumowując: przyczyną uszkodzenia laptopa był spalony tranzystor PQ21 oraz uszkodzony tranzystor PQ33 (bez oznak wizualnych uszkodzenia).

==========================================================================

Thank you very much Machine and matic for your valuable tips - great respect for your knowledge.
I hope that I have learned something, that can help me in future repairs. One more time - thank you very much.

Summary: board wasn't working because of burned PQ21 transistor and broken PQ33 transistor (without visible damage).