Однажды ко мне обратился человек с просьбой помочь опознать экран от системы водяного охлаждения NZXT Z63. Экран не работал должным образом и могла потребоваться его замена.
Опознать дисплей, найти такой же новый или хотя бы б/у – часто непростая задача. Но недостающую информацию помогает добыть обратная разработка.
Посмотрим, что внутри устройства, погрузимся в процесс небольшого реверса и ремонта, узнаем, какие есть хитрости.
❯ Что внутри?
Обычно интересно узнать, на чём построен прибор, как там всё сделано.
Как видим, на плате есть микроконтроллер STM32F469, память EM63A325BK (SDRAM SDR-166 256Mb 8Mx32 ETRON 3,3V FBGA-90ball), SMSC3300-EZK (Hi-Speed USB Host, Device or OTG PHY), несколько преобразователей напряжения и прочая мелочь.
К экрану идёт шлейф.
❯ Симптомы пациента
Всё не так плохо: на экране у нас есть картинка, нет только подсветки.
Экран живой и это радует. Есть 2 варианта:
- Оживить экран (починить подсветку).
- Купить такой же (новый или б/у).
Чтобы купить экран, нужно его опознать, найти продавца. И первое и второе получается далеко не всегда, а процесс поиска бывает долгим. Поэтому, будем оживлять! Тем более, картинка есть.
Подсветка не работает. Здесь видится 3 варианта:
- Виновата плата (не даёт питание на подсветку).
- Нарушение контакта. Такое простое явление бывает причиной многих на первый взгляд серьёзных поломок.
- Светодиоды подсветки сдохли.
Экран залит каким-то герметиком и разбирать его не очень хочется. Поэтому начнём с платы, проверим драйвер подсветки.
❯ Процесс лечения
Итак, начнём. Нам нужно определить, где контакты подсветки.
Можно попытаться найти схему устройства, но это роскошь. Далеко не всегда находится, поиск бывает долгим. Поэтому просто посмотрим на плату и шлейф экрана.
Одного взгляда на плату достаточно, чтобы определить интерфейс экрана. В нашем случае это MIPI DSI. В данной ситуации мне были доступны только фотографии, так как помогал удалённо.
Две дифференциальные пары справа идут на экран. Одна слева, скорее всего, на USB. На такой интерфейс намекает и модель контроллера – STM32F469.
Обычно дифф. пары разделяются землёй. С обеих сторон пары так же земля.
Скорее всего, это помогает уменьшить влияние дифф. пар друг на друга и снизить уровень перекрёстных помех от высокоскоростных сигналов. Вот несколько примеров:
IPad mini.
Explay A351.
Huawei G6.
В Малине и во всех устройствах с MIPI интерфейсом, которые мне попадались, сделано так же.
Посмотрим на шлейф нашего экрана. Видим здесь две дифф. пары. Значит, трасса данных одна (вторая пара – это тактовый сигнал). Помним, что с обеих сторон пар земля.
Данные от осмотра платы и шлейфа.
3 – земля.
4,5 – дифф пара
6 – земля
7,8- дифф пара
9 – земля.
Где-то ещё должен быть + питания одна или две линии. Обычно две. Они потолще линий данных и управления.
11-16 предположительно питание и подсветка.
Также обычно есть сигнал сброса. Могут быть и другие сигналы.
На фото платы замечаем дорожку от пятачка +2,8 В к 12му выводу.
Проблема в том, что нам неизвестен способ соединения светодиодов подсветки. При работе с небольшими экранами мне встречались 3 способа:
- Последовательное соединение. В этом случае на шлейф выводится два контакта подсветки – анод и катод.
Напряжение зависит от количества светодиодов. Подсветка питается повышающим драйвером светодиодов (boost или step-up led driver), стабилизирующим ток. В таких драйверах обычно есть защита от перенапряжения (over voltage protection, OVP). Она необходима, так как при разрыве линейки светодиодов ток пропадёт и схема будет стараться повысить напряжение, чтобы создать ток.
Схемы могут немного отличаться, но в целом одинаковые.
BD6067
TPS6106х
- Соединение с одним общим выводом (обычно анода). В этом случае на шлейф выводится общий анод и катоды.
Можно просто на каждый светодиод повесить по резистору. Но есть специальные микросхемы. Возможно, так удобнее, потому что одним резистором задаётся ток сразу всех светодиодов. Например, LV5215LF.
- Параллельное. Такой вариант тоже иногда встречается у малых экранов. В больших вряд ли будет, так как светодиодов там больше и лучше не соединять их параллельно.
Возможно, есть и другие способы соединения светодиодов в подсветках небольших экранов (например, смешанное), но мне не встречались.
Взгляд на фотографии даёт много информации, но недостаточно, поэтому подсказываю человеку, что прозвонить.
Данные от прозвонки:
Земля 1,3,9,11,17, 6,14. С 16го 6,5 Ом на землю. 12,13 звонится с тест-падом +2,8 В. Обратим внимание на «очень странный контакт на 6.5 ом»:
Так, а вот это уже интересно. Сколько там, 6,5 Ом? Считаем падение напряжения на нём при токе 20 мА (обычный ток светодиодов): 6,5 Ом * 20 мА = 130 мВ. Это как раз нормальное значение для компаратора драйвера подсветки. Например, у AP5724 0.1 V
Схема типовая. В нашем случае, должно быть, такая же.
Совмещаем данные от прозвонки с данными от осмотра фотографий платы. Здесь человек постарался и измерил напряжения на контактах разъёма, но это необязательно. Обычно достаточно прозвонить.
1 – Земля.
2 – Чуть тоньше линий земли. 3,16 В. Возможно, это reset в неактивном (верхнем) уровне. Управляющий сигнал?
3 – Земля.
4,5 – Дифф. пара. По 1,27 Вольт.
6 – Земля.
7,8 – Дифф. пара. По 0,19 Вольт.
9 – Земля.
10 – Управляющий сигнал? Чуть тоньше линий земли. 0,87 вольт.
11 – Земля.
12 – Питание +2,8 В (звонится с тест-падом 2,8 В). 3 Вольта
13 – Питание +2,8 В (звонится с тест-падом 2,8 В). 3 Вольта
14 – Земля.
15 – 4,6 вольт. Звонится с катодом диода, конденсатором, выводом 6 микросхемы (это OVP). Предположительно LED+.
16 – через R58 = 6,5 Ом на землю. Предположительно LED-.
17 – Земля.
– Прозвоните 15й вывод с катодом диода, конденсатором, и каким-то выводом микросхемы, – советую я.
– 15-ый звонится с катодом диода. Также с указанным выводом конденсатора С79. И с шестым на микросхеме.
Отлично! Теперь мы знаем, где выводы подсветки, и можем проверить её. И драйвер.
Сымитируем подсветку обычными светодиодами, соединёнными последовательно. Светодиоды должны быть проверенными и точно рабочими, чтобы было понятно, что не работает. В зависимости от цвета свечения: 3-4 синих, зеленых или белых или 4-6 красных. Напряжение подсветки (количество светодиодов в экране) мы не знаем, но это не важно. Драйвер сам будет повышать напряжение до тех пор, пока не потечёт нужный ток, заданный резистором-датчиком тока. Если вдруг светодиодов поставили слишком много, то сработает защита от перенапряжения (OVP – overvoltage protection) и на выходе рабочего драйвера будет какое-то повышенное напряжение.
Коллега подключил только один светодиод.
Но этого недостаточно, потому что схема не может понижать напряжение. Может только повышать. Поэтому на одном светодиоде напряжение больше чем его падение и ток не стабилизируется, светодиод греется. В данном случае светодиод красный, падение на нём в районе 2 В, а на входе схемы, вероятно, 3,3 или 5 В.
– Соединил 4 белых и один красный последовательно. Ничего не зажглось. Соединил только 4 белых тоже ничего.
– Какое напряжение на выходе драйвера? – интересуюсь я.
– С подключёнными четырьмя белыми напряжение на выходе драйвера 4.2 вольта.
«Хорошая мысля приходит опосля». Можно было сразу просто измерить напряжение на выходе драйвера (даже без подключенных светодиодов). Если оно равно входному минус падение на диоде (как на картинке выше), то драйвер не работает. А если повышенное – работает.
❯ Драйвер подсветки не работает?
Похоже, так. На всякий случай проверяем, есть ли переключения в узле SW:
Стоит ещё проверить подсветку в самом экране, чтобы убедиться, что её контакты мы нашли верно. Для этого запитаем подсветку внешним источником. Удобнее всего сделать это драйвером подсветки, собранным на отдельной плате специально для таких целей. Но можно обойтись и простым источником напряжения без стабилизации тока.
Контакты у шлейфа маленькие и подключаться к ним неудобно. Пайка тоже не очень хороший вариант.
Может есть тестовые пятачки на шлейфе и для подсветки?
Нету. Если подумать, то можно подать напряжение прямо на выводы разъёма на плате (с подключенным экраном). Она от этого не пострадает: диод повышающей схемы будет закрыт и напряжение дальше в схему не пойдёт.
Проблема в том, что нам неизвестно напряжение подсветки. У коллеги нашёлся источник 10 В.
Сколько светодиодов в экране?
Если 2, то напряжение на них в районе 6 В.
Если питать 2 светодиода от 10 В, то нужен резистор (10-2*3)/20 мА=200 Ом
Если 3 светодиода, то (10-3*3)/20 мА=50 Ом
Если 4, то от 10 вольт не загорятся. И можно попробовать от 18 В (2 кроны).
– Подайте на контакты подсветки 10 В через резистор около 200 Ом.
– Светит!)
Отличная новость! Радовался за коллегу так, будто у самого получилось.
Экран полностью рабочий и менять его не нужно. Это очень обрадовало!
❯ Как опознать микросхему?
Как мы выяснили, не работает схема питания подсветки. Что именно не работает в этой схеме пока неизвестно. Полной схемы тоже нет.
1-Y, 2 – L или 1? Больше похоже на 1, 3- 3, 4 – 6, b или G?
Закорючка в конце похожа на 6, но может быть и G. Пробуем Y136 или Y13G, L4D. Пока безуспешно.
При поиске таких вещей помогает точное название корпуса. Видим здесь 12 выводов.
Что за корпус такой? Похож на QFN. Можно уточнить по внешнему виду в каком-нибудь магазине. Из похожих 12VQFN или VSON-8. А может просто QFN8 со сплошным падом снизу?
Потом коллега всё таки нашёл:
– Китайцы это что-то… я облазил кучу smd book-ов. Зашел на али. Вбил L4D и мне выдало. STLD40PUR QFN8.
Детальку удалось опознать. Ура!) На Алиэкспресе часто бывают какие-нибудь подсказки.
На всякий случай проверяем правильность опознания по совпадению выводов и заказываем микросхему.
Если не удаётся опознать микросхему, то запасной вариант – найти другую в таком же корпусе и такой же распиновкой. Или собрать вообще на другой микросхеме на отдельной маленькой платке.
На этом моя задача выполнена, больше помощь не требуется.
Надеюсь, было интересно и кому-нибудь пригодится.
