Как я ноутбук Lenovo IdeaPad Gaming 3 чинил. Логика, пайка и сгоревший контроллер

Привет, Хабр! Сегодня расскажу о попытке (вроде как небезуспешной) ремонта ноутбука. Это Lenovo IdeaPad Gaming 3, его я несколько лет назад купил по случаю, причем совсем недорого. Ноутбук не включался, не заряжался, внешне при этом выглядит он очень хорошо, даже экран цел, что удивительно. Но вот беда — никак не получалось попробовать починить, все время был занят. 

И вот недавно все же дошли руки. Ремонт оказался крайне интересным: я обнаружил сразу несколько проблем, которые успешно решил. Это и залитие, и сгоревший чип, и еще пара вещей. Забегая наперед: ремонт почти закончен, осталось только дождаться прибытия любопытного элемента под замену. Это мультиконтроллер, он отвечает на плате за дежурное питание, запуск материнки, клавиатуру, зарядку и другие служебные функции. Как прибудет, сделаю вторую часть статьи с инструкцией по запайке и прошивке. Но это уже, как говорится, мелочи. Подробности — под катом.

Что за ноутбук такой

Lenovo IdeaPad Gaming 3-15ACH6 появился в продаже в 2021 году. Это относительно недорогая игровая модель, ее сделали вроде бы и для геймеров, но не совсем. Располагается сей девайс между обычными домашними ноутбуками и более серьезной игровой серией Legion. В моей модификации установлена материнская плата GOG20 LA-L171P с RTX 3050 Ti. Процессор — Ryzen 5 5600H, так что девайс не самый производительный. Но это для топовых игр, а так-то машинка способна справиться со многими задачами.

Кстати, я не брался за него долгое время не только потому, что времени не было, еще боялся, что снова наткнусь на нерабочий процессор. За прошедшие годы попалось немало игровых Lenovo с вылетевшим ЦП, — это какая-то болезнь просто. Менять их, к слову, я умею, но инженеры Lenovo решили в свое время порадовать ремонтников одним «ноу-хау» — черным компаундом, которым заливают посадочную площадку для чипа. Это якобы должно предотвращать повреждение шариков припоя при механических воздействиях на материнку. Должно, но не обязано.

И да — чип отваливается по-прежнему, а вот поменять его можно с гораздо большим трудом, чем раньше. Компаунд ужасен, он не дает нормально выпаять процессор, частенько повреждаются дорожки на материнке, да и с чипа шарики выдираются с мясом. А там уже не восстановишь.

Перед демонтажом клей приходится аккуратно удалять по всему периметру. Одновременно материнку нужно равномерно прогревать снизу, иначе массивная многослойная конструкция заберет тепло и припой не расплавится как следует. Если перегреешь — можно сжечь плату, недогреешь — чип не снимешь. Некоторые ремонтники в итоге просто спиливают процессор до материнки дремелем. Работа получается долгая и довольно нервная. А ведь еще и донорская микросхема тоже может оказаться проблемной — выгнутой или вовсе нерабочей.

После снятия нужно очистить площадку, проверить, не повреждены ли пятаки, подготовить процессор и накатать новые шары. Затем все устанавливается обратно с соблюдением температурного профиля. Да, я разве не говорил, что нужна еще и специальная BGA-станция для выпайки и установки крупных чипов? Нет? Ну вот, сказал. 

И даже идеальная пайка еще не гарантирует запуск, поскольку остаются вопросы совместимости ревизии, BIOS и встроенного ПО. Короче, в ноутбуках Lenovo вас может ожидать немало сюрпризов. 

Ладно, давайте пробовать

Первым делом я разобрал ноутбук и провел замеры. Лучше всего выполнять эту процедуру на контактах дросселей — они отвечают за несколько важных напряжений для платы (ОЗУ, GPU, CPU и его компоненты, дежурки 3,3 и 5 В). И если что не так (часто сопротивление снижено) — это сигнал мастеру. Если, к примеру, на лини 19 В сопротивление несколько Ом — это короткое замыкание. Тут много нюансов, конечно, в рамках одной статьи обо всем не расскажешь. Но главное, что хочу донести: важна последовательность и логика. Идем от узла к узлу в поисках проблемы. Я вот шел, старался, но в ходе изначальных замеров ничего не нашел.

Теперь — визуальный осмотр платы. И вот тут как раз все стало понятно. На материнке обнаружился слабый след от жидкости, а вот под защитным покрытием на обратной стороне — уже все было серьезно. 

Жидкость (скорее всего вода) могла попасть под микросхемы, вызвать коррозию переходных отверстий или оставить проводящий налет между контактами. Иногда очистка помогает, но в этот раз ничего не получилось — плата не ожила. 

Как и прежде, при подключении лабораторного источника питания плата почти ничего не потребляла. Входные мосфеты (ключи) оставались закрытыми, поэтому 19 В не проходили дальше по основной линии. Иногда ток поднимался примерно до 25 мА, то есть что-то там происходило, но лишь в первые несколько секунд после подключения к заряднику. Что делать? Раз процессор, GPU и прочие узлы в порядке, то можно было проверять при помощи лабораторного источника питания. Как? Да инъекцией в определенные узлы материнки.

Напряжение подал после входных MOSFET, на внутреннюю 19-вольтовую линию. На ЛПБ выставил 19–19,5 В и ограничение 200 мА (чтобы избежать повреждения компонентов). И сразу же ток поднялся до лимита, а вот напряжение просело примерно до 4 В. То есть где-то дальше было короткое замыкание. При таком токе уже можно искать нагревающиеся компоненты, благо у меня есть недорогая инфракрасная камера.

Она показала, что греться начали сразу две микросхемы — PU301 и UEC1. PU301 — это у нас чип Silergy SY8388BRHC, который участвует в формировании дежурных 3,3 В.

Под обозначением UEC1 скрывался ENE KB9022QD, то есть системный контроллер ноутбука. Вполне могло быть, что неисправны оба, но есть и вариант, что один, сгоревший, провоцировал нагрев другого, целенького. Так и оказалось.

Разбираемся с PU301 и линией 3,3 В

PU301 — довольно любопытная микросхема. Внутри у нее нейронка синхронный понижающий преобразователь, плюс линейный выход на 3,3 В. Входное напряжение +19VB_3V приходит на выводы 2, 3 и 4. Контакты 5, 15 и 16 относятся к импульсному узлу LX, который соединен с дросселем PL302. Земля расположена на выводах 6 и 14, к ней же подключена центральная площадка.

Сначала я решил проверить основную выходную цепь через PL302. Для этого приподнял дальнюю от PU301 сторону дросселя, отделив нагрузку от преобразователя. После этого начал подавать небольшое напряжение на каждую часть и смотреть, где появится потребление. Но ничего интересного не произошло. Ни со стороны нагрузки, ни микросхемы заметного тока и нагрева не было.

Получалось, что основная линия за PL302 в коротком замыкании не находится. Тогда внимание переключилось на вывод 13 PU301. Согласно схеме, это выход встроенного LDO на 3,3 В. Замерил — сопротивление там около 20 Ом, чего быть не должно. Правда, виновником все еще мог быть как сам преобразователь, так и любой компонент, подключенный к этой ветви.

Я полностью снял PU301 и снова провел измерение. 20 Ом никуда не делись, хотя чипа на материнке уже не было. Рядом с его 13-й ножкой установлен конденсатор, и после залития он казался вполне логичным подозреваемым. 

Кондер я убрал, но показания мультиметра не изменились — значит, дело было не в нем. Страдальца пришлось вернуть на место. Короче, постепенно круг подозреваемых сузился до ветви LDO и подключенных к ней микросхем. Теперь уже можно было делать инъекцию небольшого напряжения.

На подозрительную площадку я подал 1,5 В, оставив ограничение в 200 мА. Потребление установилось примерно на уровне 100 мА. Это немного, но для поиска нагрева на небольшом чипе ее вполне достаточно. Ну и все получилось — почти сразу заметно нагрелся UEC1. Остальные элементы при этом были холодными.

Виновник найден

UEC1 — это ENE KB9022QD в корпусе QFP-128. EC обрабатывает кнопку включения, следит за подключением блока питания и состоянием аккумулятора, участвует в управлении вентиляторами, формирует служебные сигналы и запускает дальнейшую последовательность подачи напряжений. Без него современная материнская плата практически ничего сделать не может. Поэтому неисправность вполне объясняла и закрытые входные MOSFET, и полное отсутствие реакции на кнопку.

Чтобы окончательно проверить версию, KB9022QD пришлось снять. После демонтажа сопротивление на подозрительной линии выросло с 20 Ом до значения выше 13 кОм. Вот теперь уже все стало понятно. Короткое находилось внутри EC, а PU301 нагревался только потому, что его линейный выход пытался питать пробитую микросхему. 

Сам преобразователь, судя по всему, пережил залитие нормально. Его я вернул на место и восстановил разделенные ранее соединения. На 13-й ножке теперь появились килоомы, как и должно быть при отсутствии неисправного потребителя. После этого снова подал 19 В на прежнюю точку за входными ключами. Плата стала потреблять около 20 мА, лабораторный источник больше не уходил в ограничение. Ничего не нагрелось.

Самое главное, на выходе LDO появились стабильные 3,3 В — их дал как раз PU301. Соответственно, он исправен, а вся эта история нагревом микросхемы была следствием перегрузки. 

Стало понятно и поведение входных MOSFET: для нормального открытия ключей и дальнейшего запуска нужны управляющие сигналы, часть которых связана с работой EC. Пробитый KB9022QD не давал возможности пройти даже начальную стадию инициализации. Логично, что закрытые транзисторы в данном случае оказались симптомом, а не причиной поломки. Но бывает и наоборот, к слову.

Что делать с KB9022QD

Теперь дело за малым — найти исправный контроллер. Сложнее — перепрошить его, поскольку этот чип программируемый. Просто так купить и поставить не получится. Прошивку я уже нашел, микросхему — заказал на Алиэкспрессе, теперь остается только ждать.

Приобретение по прибытию нужно будет поставить на материнскую плату, а уже затем записать в него подходящее содержимое. И тут нужен специализированный девайс, программатор. К счастью, такое устройство у меня есть. Это Mic-Vision, он же SAS I/O Programmer, ревизии 4.1. Он предназначен как раз для работы с EC производства ENE, ITE и Nuvoton. В комплекте идет набор шлейфов с разным количеством контактов и шагом дорожек. Среди поддерживаемых контроллеров есть KB9012 и KB9022, так что для этой платы он подходит.

Подключение выполняется через клавиатурный разъем ноутбука. Главное — подобрать правильный шлейф, не перепутать его ориентацию и использовать подходящий профиль микросхемы в программе. Как все это работает — покажу в следующем материале. 

Пока что все

Итак, исходная проблема найдена. Из-за внутреннего пробоя KB9022QD линия встроенного LDO была нагружена примерно на 20 Ом. PU301 пыталась выдать дежурные 3,3 В, грелась и просаживала внутреннюю магистраль при подаче питания через лабораторный источник. После снятия EC сопротивление выросло выше 13 кОм, а преобразователь начал нормально работать. Потребление без неисправной микросхемы составляет около 20 мА.

Конечно, пока рано говорить, что ноутбук полностью в рабочем состоянии. Он был залит, а значит, после восстановления дежурного режима могут обнаружиться и другие сюрпризы. Но в найденной причине короткого замыкания я уверен. Основная линия 3,3 В проверена, нагрузка за PL302 отделялась, конденсатор на выходе LDO тоже оказался ни при чем. Все измерения указывают именно на UEC1.

Пока ждем контроллер, расскажите об интересных случаях поломки/починки разных гаджетов вами. Было бы интересно обсудить в комментариях.