自己动手检修电脑CPU电路

🏠 首页 《无线电》杂志 2005年 🔗 第9期 🔗 第33页 分类:电脑·单片机·通信 🔗 朱庆智 🔗

在电脑主板电路中有一部分为CPU电路,该电路位于主板电源部分一侧,与主板电源部分的场效应管和滤波电容相邻。现在广泛使用的CPU(专业CPU除外)都是一个独立的固件,通过主板上的插座与CPU电路相连接。CPU工作时有较高的温度,需配备散热器散热,台式机中普遍采用风扇散热即风冷。目前CPU的生产厂家主要是Intel和AMD,在Intel的P3系列和AMD系列的CPU中,CPU的主芯片集中封装在中央部分,这种封装材料相当脆弱,在拆装风扇时容易将CPU主芯片的边脚压碎,造成边脚缺损(见图1),严重时CPU将损坏无法使用,在P3的后期产品和P4的CPU中,厂家在CPU主芯片上加装了一个金属罩,这种金属罩的面积较大,有效地保护了CPU的主芯片不被人为损坏。

图1
图1 🔍原图 (567×534)

在主板上,有一个安装CPU的插座,该插座与主板焊接在一起,焊接方式有两种:一种为普通焊接方式,即CPU插座的插针透过主板的焊孔焊接,并在主板背面留有一定长度; 另一种为BGA(Ball Grid Array Package的缩写,即焊球阵列封装)焊接方式,也就是CPU插座与主板间置入锡球,CPU插座没有插针,用专用的BGA焊接设备进行焊接,这种设备价格昂贵,并对操作人员有较高的技术要求。

在主板CPU电路中,CPU通过插座与主板的主芯片(即北桥)相连接,虽然各种结构的CPU针脚数量和针脚定义并不相同,但共同点是:有多个针脚连接数据线、地址线,多个针脚连接供电端,多个针脚为接地端,还有时钟、复位(reset)端等共同特点。

检修CPU电路的常用工具


示波器:
检修主板的必备工具,对主板电路各部分的波形进行测量、跟踪、比较等,推荐使用双通道100MHz的示波器。


锡炉:
用于更换主板的各种插槽、体积较大的电容和电感等,具有方便、快速、保证拆焊质量等特点,见图2。

图2
图2 🔍原图 (709×531)

CPU假负载:专门用来测量CPU的供电电压、复位、时钟、插座各针脚对地电阻等,外形与CPU相似,下面有针可插在CPU插座上,上面有孔,方便测量。现在市面上能见到的有370针、478针、462针等三种,见图3。

图3
图3 🔍原图 (709×531)

检修步骤


1. 外观检查

图4
图4 🔍原图 (709×531)

首先检查CPU电路周围有无划伤、开裂、烧焦、脱焊等,在P3(370)结构中,有一种原装风扇,这种风扇的金属卡簧较硬,安装和拆卸该风扇需用一字改锥,操作不当会把CPU插座一侧的挂耳弄掉,如果用力过大,一字改锥从风扇卡簧中滑出戳到主板上,若伤到主板深层,有可能造成主板报废而无法修复。

CPU放入插座时,如插入困难应检查CPU针脚是否有弯曲,CPU插座针孔内是否有异物堵塞,如断针等,图4所示为478CPU插座的内部结构。极少数主板在烧毁CPU的同时,插座内高温或打火,会使插座上盖炭化变形。还应检查主板CPU插座周围的贴片电阻和电容有无脱落、开焊、破损等现象,注意体积较大的电解电容,看是否有顶部鼓起、漏液等情况,再看看场效应管是否有变色、开裂等表面现象,如没有以上情况则可进行下一步电压的检测。


2. 测量波形与电压

首先测量CPU的供电电压。可在供电电感上测量供电电压,图5为测量的CPU供电电感一端的波形。老式主板空板加电(即空板插上主机电源,瞬间短路主板上电源启动开关的两个针脚,使主板启动电路工作来启动主机电源向主板供电)后有CPU供电电压输出,一般为2V或2V以内,部分P3的主板低于2V,如精英P6IPAT主板为1.34V。新主板(如P4系列)空板加电后需安装CPU假负载,才有CPU供电电压输出。在P4电路中,CPU的针脚VID0~VID5为电压选择脚,通过这几只脚的高低电位组合,决定CPU供电电压的高低,也就是将VID0~VID5其中的几脚接地即可使CPU供电电路输出一个电压(笔者是将VID0、VID1、VSS三个脚相短接,VID3、VID4、BOOT SELECT三个脚短接),但是由于主板电路的不同,即使用同一个CPU假负载,输出电压也不相同,一般低于2V。注意:这个电压值与安装CPU以后的电压值是不同的,只是一个参考电压,如精英845GV-M2电压为1.12V左右,技嘉GA-8IPE1000G电压为1.19V左右。

如果CPU供电过高或过低则应主要检查电源控制芯片和场效应输出管,同时注意观察温度的变化,手摸这些元件是否有严重发热现象。还可以用示波器测量供电电感引脚的波形。正常的波形是一串等幅矩形波,观察波形是否异常可辅助判断该部分是否工作正常。

还应测量CPU插座针脚电压,从CPU假负载上可以很方便地量取其针脚的电压,其中很多针脚的电压是相同的(如VCC),只有少数的针脚电压不同。各主板因设计不同也略有区别,维修时如不能判断某些针脚电压是否正常,可找相同或相近型号的主板进行对比参考,并对某些型号的主板电压进行记录,以备日后参照。


3. 测量复位和时钟信号

用逻辑笔或示波器测量复位信号。空板插上主机电源、诊断卡和CPU假负载,瞬间短路主板reset的两个插针,此时诊断卡上reset指示灯瞬时闪亮,同时用逻辑笔测量CPU假负载上的reset针脚瞬时会有脉冲出现。用示波器测量该脚有一个跳动,证明此时该脚已有复位信号,然后用示波器测量BSEL0和BSEL1(P4结构)两个针脚,应有一串等幅锯齿波出现,频率等于北桥外接晶体的频率(14.318MHz),部分主板在BCLK0和BCLK1两脚有波形,但幅度较小,此时证明该脚已有时钟信号,同时也间接证明了北桥和晶体电路基本正常。


4. 安装测试CPU

在测量CPU供电电压及波形无异常,有复位信号时钟波形,并且触摸北桥温度无明显偏高后,可以安装CPU风扇和内存、显卡等进行测试。首先测量CPU的工作电压是否与该CPU标称电压相符,如不符马上断电检查供电部分,如供电正常,则观察开机瞬间是否读BIOS,如诊断卡BIOS指示灯连续闪亮,证明CPU电路能够使CPU工作并已读取BIOS程序,如不能读BIOS,则仔细检查CPU插座各针脚电压、电阻(可用对比法检查)是否正常,外接贴片电阻或电容是否变值或漏电,如无不良现象则故障可能在其他部分。

常见故障部位及检测方法


1. 电源供电部分

CPU供电部分出现故障占有较大比例。电压过高时可将CPU烧毁,严重时还可将主板走线及北桥芯片烧穿,此时主板的深层走线可能受损,供电电压低,可能造成死机、运行速度慢等故障,主板可能报废无法维修。


2. 插座与插针部分

由于CPU针脚较多,使用时间较长,插座内金属接触片弹性疲劳或变形,使用环境恶劣潮湿或温差较大等, 易发生接触不良,造成工作时间较长后,关机后无法开机,而搬动或重插硬件则又可正常工作。

维修时可将CPU放入插座,反复搬动插座压杆数次,或将CPU放入插座内的同时注入工业酒精,再反复搬动金属压杆数次,看是否能排除故障,如不能排除故障,则考虑更换CPU插座。


3. 更换CPU插座的方法

先将锡炉加热至焊锡融化,温度先高后低。全部融化后,温度调在250℃~300℃左右,并保持融化后的焊锡表面稍微高出锡炉边缘而不溢出,然后用纸片轻轻刮除焊锡表面的氧化层和杂质,再滴入几滴松香水,目的是使焊锡稀释而不与锡炉边缘粘连。先用纸将主板CPU插座的背面大面积粘贴,只露出CPU插座的插针部分。如果是小锡炉,可用纸盖在锡炉上,只露出与CPU插座部分差不多大小的锡面,然后将主板CPU插座部分平放在锡炉上加热,待插针的焊锡熔化后,用手轻轻摇动即可将插座取下,然后趁热将新插座插入。确认与主板接触良好后,将主板一角翘起、平端,向上取出主板,翘起一角是使空气进入避免带出过多焊锡,平端是防止被加热的其他元件掉落,冷却后将主板背面焊脚一面涂上一层松香水,再次放在锡炉上加热片刻后取出,这时焊脚部分光亮圆滑,再清理一下残锡即告成功,检测正常后即可使用。

插座与主板焊点虚焊,也可用锡炉或手工进行焊接,但对于BGA封装的CPU插座(见图6)如果没有专用的设备则很难处理。


4. CPU针脚断针的焊接

对于AMD(462针)和P3(370针)系列的CPU焊接断针相对容易一些,尤其是最内圈和最外圈针脚焊接相对容易一些,方法是:取废铝电解电容器的外皮一小段,将一端卷成桶形套在断针上,露出一小段供焊接用。手持铝皮的另一端,将CPU断针根部用尖头烙铁加热并送入焊锡丝形成一个焊锡球,手拿铝皮将断针露出部分插入锡球中并调整角度,然后移除烙铁,冷却后退去铝皮,用镊子轻拨断针,感觉有一定强度后证明焊接成功。用铝皮的好处是铝皮不容易和锡球焊在一起,方便取下,同时保护断针的非焊接部分不沾锡,成功率较高。


5.风扇部分

散热不良,风扇使用时间较长,内部润滑油缺失,使风扇阻力增大、转数降低并伴有较强的噪音,尤其是劣质风扇,使CPU产生的热量不能及时散发,轻则会造成系统运行速度变慢、死机或反复重新启动等故障,严重时将烧毁CPU。

检查风扇温度时可用手触摸,根据经验来判断是否过热,这种经验来源于日常的积累,一般正常情况为有热量但不明显烫手。还可以利用BIOS的自动检测功能来查看主板的工作电压及温度,进入BIOS设置,查看BIOS自动检测到的主板工作电压的数值,一般显示为CPU供电电压和温度、3.3V电压、5V电压、12V电压等值,看这些值是否正常、稳定。

故障检修实例


一块型号为P6I440BX/B1A主板,SLOT1结构,故障现象是开机不亮,但CPU风扇转。

外观检查未见异常,将主板插上诊断卡空板加电,瞬间短路电源开关插针,诊断卡各组电源指示灯和CLK灯亮,测CPU供电电压为1.24V,测CPU供电电感一端波形正常,插上CPU后供电为2V,正常,瞬间短路RESET的两个插针,诊断卡RESET指示灯瞬间闪亮,证明已有复位信号,根据经验判断可能有接触不良的现象,将CPU转接卡金手指部分用酒精擦拭干净插入CPU插槽中,同时观察转接卡插入插槽时插槽内的金属接触片是否向两边移动,结果发现有一金属片不动已失去弹性,而且相邻的金属片缺失,用锡炉将该插槽更换后测试一切正常。


(注:本刊网站的本期目录中有关于P42.8~3.4G-478CPU的针脚定义图及笔者测量的微星845GV主板CPU插座针脚电压值的链接,供读者参考。)

文/朱庆智