EDV-Dompteur/Forum

Vorwort:
Hier vermittle ich das nötige Wissen für Mutige, die die Reparatur ihres "komplett toten" Notebooks selbst wagen wollen.

Tiefere Elektronik-Kenntnisse setze ich nicht voraus (ich vermittle alles nötige Wissen) aber folgendes Mindestmaß an Grundfertigkeiten sollte der geneigte Leser beherrschen:

1. Umgang mit einem Multimeter.
2. Beherrschung des Lötens an SMD-Bauteilen.
3. Das schadfreie Zerlegen eines Notebooks, zwecks Ausbau des Mainboards.

Grundlegende Elektronik-Kenntnisse sind zwar vorteilhaft, aber so mancher Fehler lässt sich bereits mit gesundem Menschenverstand plus handwerklichem Geschick beheben, wenn man nur weiß, wie man vorgehen muss.

Ich selbst habe über 11 Jahre Erfahrung in Sachen Notebook-Reparatur auf "Chip-Level" und musste anfangs durchaus reichlich Lehrgeld zahlen. Aber über die Jahre kristallisierte sich ein immer klareres Schema heraus und die verschiedenen Elektronik-Probleme ließen sich mehr & mehr in Kategorien einordnen, mit unterschiedlichen Häufigkeitswahrscheinlichkeiten. Dabei zeigte sich, dass die meisten Problemfälle doch relativ einfacher Natur sind, wenn man nur die nötigen "Tricks" kennt, um sie rasch aufzuspüren.
Auch ein Elektro-Ingenieur wird sich die Zähne an einem Mainboard ausbeißen, wenn ihm die Erfahrung in diesem Bereich fehlt. Aber genau die vermittle ich hier, so dass auch fortgeschrittene Elektronik-Anfänger Aussicht auf gute Erfolgschancen haben.

In diesem Schnellkurs geht es ausschließlich um Defekte der Art "Notebook plötzlich komplett tot" (und das ohne erkennbare Ursache).
Wir werden wir uns an den Austausch einfacher Komponenten wagen (Buchsen, Kondensatoren, MOSFETs), aber in späteren Postings auch an Schaltwandler-ICs und noch schlimmere Dinge. Also echte "Chip-Level-Reparaturen" (die erfordern dann aber doch höhere Fertigkeiten).

Wer handwerklich genügend begabt ist, um ein Notebook überhaupt schadfrei zu zerlegen (ohne Flachband-Verbinder zu zerrupfen etc.!) und nach der Reparatur auch alles wieder zusammen zu bauen (ohne dabei Schrauben zu vertauschen, etc.), der dürfte reif sein für diesen Schnellkurs.




Nu geit los!
Wenn sich ein Notebook ohne erkennbarer Ursache plötzlich komplett tot stellt, also:

- Keine einzige LED leuchtet.
- Der Lüfter rührt sich nicht.
- Das Gerät macht keinerlei Geräusche (Festplatte läuft nicht).

... dann haben wir es mit über 90%iger Wahrscheinlichkeit mit einem Problem der Stromversorgung zu tun.
In sehr seltenen Fällen macht so ein Gerät vielleicht noch ein gaaanz leise tickendes Geräusch, etwa im Sekundentakt. Das ist die einzige Abweichung von "komplett tot", die dennoch ein Stromversorgungsproblem bedeutet.

Zur Gruppe der Stromversorgungsprobleme zählen (Sortierung nach aufsteigendem Schwierigkeitsgerad):

1. Defektes Netzteil, oder Wackelkontakt/Kabelbruch am 19V-Stecker.
2. Schadhafte Stromeingangsbuchse.
3. Interner Kurzschluss.
4. Defekter MOSFET.
5. Defekter Schaltwandler-IC.

(Bis hierhin nur die Hälfte begriffen? Macht nichts, ich vertiefe das alles noch.)

Die aufgezählten Fehler sind für einen handwerklich einigermaßen geschickten Menschen allesamt reparabel; nur der letzte Fall, also ein defekter Schaltwandler, erfordert doch solide Lötfähigkeiten plus entsprechendem Equipment, sowie ein etwas höheres Maß an elektrotechnischem Verständnis.
Die Schaltwandler-ICs sind aber nur in höchstens 20% aller Fälle betroffen; die meisten Fälle von "Notebook plötzlich tot" haben einfachere Ursachen.

1. Aktion: Netzteil testen.

Bevor wir aufwändig das Gerät zerlegen, überprüfen wir zunächst das Netzteil. Dazu messen wir die Spannung am 19V-Stecker. Dort sollten (Überraschung!) etwa 19V Gleichspannung anliegen. Abweichungen von +-1V sind dabei absolut tolerabel.

Bei Geräten der Hersteller HP und Dell gibt es eine Besonderheit: Dort ist der runde Stecker dreipolig! Ja, wirklich!
Doch!
Auch wenn Ihr es nicht seht, bei HP und Dell sind es tatsächlich drei Pole, glaubt mir!

Ein HP- oder Dell-Stecker besteht aus einem äußeren Rohr (Masse), einem innen darin eng anliegenden, aber von Masse isolierten, inneren Rohr (+19V) und einem zentralen, nadeldünnen Pin.

Das Bild zeigt den Unterschied, zwischen einem "normalen", zweipoligen 19V-Stecker (links), so wie ihn Asus, Acer, Medion und diverse andere Hersteller einsetzen, im Vergleich zu einem Dell-Stecker (rechts):



Die beiden inneren Kontaktfedern des linken Steckers sind intern zusammengeschaltet - dieser Stecker ist also zweipolig.
Anders beim rechten Stecker, dieser hat wirklich drei Kontakte.
Über den zentralen Pin "kommuniziert" ein Dell- oder HP-Netzteil mit dem Notebook-Mainboard.
Wenn dieser Pin z. B. abgebrochen ist, dann wird man entweder mit lustigen Fehlermeldungen genervt ("Inkompatibles Netzteil erkannt"), und/oder der Akku wird nicht mehr geladen und sehr wahrscheinlich wird die Prozessorleistung gedrosselt, aber grundlegend läuft das Gerät, denn die 19V sind ja auch ohne diesen Pin da!

Bei HP führt besagter Pin ein analoges Signal, wohingegen bei Dell eine 1-Wire-Schnittstelle zum Einsatz kommt.
Um ein Netzteil von HP oder Dell zu überprüfen, müsst Ihr die Spannung zwischen äußerem und innerem Rohr messen, ohne dabei mit der Messspitze einen Kurzschluss zum inneren Nadelpin zu fabrizieren.
Ein HP-Netzteil wird so einen Kurzschluss zum Mittelpin überstehen, aber bei Dell würde ich dafür nicht die Hand ins Feuer legen.

Netzteile für Geräte anderer Hersteller (Acer, Asus, Medion ...) haben nur einen zweipoligen Stecker, der folglich leichter zu überprüfen ist.

Nur am Rande: Mein Netzteil-Testgerät.
Weil das Gefummel mit den Messspitzen doch ziemlich nervig ist und weil ein Spannungstest im Leerlauf sowieso nicht übermäßig aussagekräftig ist, habe ich mir schon vor Jahren eigens ein richtiges Netzteil-Testgerät gebaut, das die Sache für mich sowohl komfortabler, als auch aussagekräftiger macht:



Damit kann ich ein Netzteil auch unter Last testen, einen definierten Strom ziehen und das Gerät auch zwischen Netzteil und Notebook schalten, um den Strombedarf des Notebooks zu überwachen.
Die vermeintlich altmodischen, analogen Spannungs- und Strommesser habe ich übrigens sehr bewusst gewählt, die sind hier vorteilhafter, als Digitalgeräte.

Das Gerät stellt mir die gängigsten Buchsen direkt zur Verfügung, in die ich praktisch jedweden 19V-Stecker direkt einstecken kann, ohne mit Multimeter-Messspitzen im Stecker herumstochern zu müssen.
Am Ausgang wiederum, befindet sich ein Kabel wie von einem Universalnetzgerät, wo ich verschiedene Steckertypen adaptieren kann, passend zum jeweiligen Notebook-Eingang.
Mehr zu dem Gerät hier: Testgerät für Notbook-Netzteile

"Pumpende" Netzteile:
Folgendes sei erwähnt: Es gibt gaaanz selten mal ganz gemein defekte Netzteile, die zwar im Leerlauf ihre 19V erzeugen, wo die Spannung jedoch "pumpt" und dabei auch durchaus schädliche Überspannungen erzeugt.
Mit einem bloßen Multimeter wird man diese Macke nicht unbedingt zuverlässig finden!
Ich erwähne es nur, um Protesten von mitlesenden Profis vorzubeugen, weil ich Euch den obersimplen Test im Leerlauf, mit einem Multimeter, nahe lege (besseres Equipment habt Ihr ja wohl nicht, oder?).
Solche Unregelmäßigkeiten der Netzteilspannung sind ziemlich selten, also nehmt notgedrungen das dammichte Multimeter, wenn Ihr kein Oszi habt ... (seufz!). Wenn Ihr besser ausgestattet seid, dann wisst Ihr sowieso, wie man es besser macht. Dieser Kurs richtet sich an fortgeschrittene Anfänger und kann keine vollständige Ausbildung ersetzen.

Wenn das überprüfte Netzteil dem Anschein nach in Ordnung ist, dann schrauben wir das Notebook noch immer nicht auf, sondern wir wollen zuvor noch ausschließen, dass sich das Gerät bloß "hart aufgehängt" hat.
Dazu gehen wir wie folgt vor:

1. Netzteil abziehen.
2. Akku entnehmen.
3. Einschalttaster eine Minute gedrückt halten, dann loslassen.
4. Netzteil wieder einstecken (noch ohne Akku).
5. Gerät normal einschalten.

Manchmal läuft ein Gerät nun wieder!
Wenn nicht ... (nächstes Posting!)

Bei den meisten Geräten ist es leicht möglich, über eine Service-Klappe auf der Unterseite, die erwähnten Komponenten zu entnehmen. Auch das CD-Laufwerk ist zumeist leicht entnehmbar, nachdem eine einzelne Schraube entfernt wurde.
Vor dem Ausbau besagter Komponenten natürlich den 19V-Stecker abziehen und den Akku entnehmen!

Ich habe es schon erlebt, dass eine defekte WLAN-Karte das Einschalten des Notebooks verhindert hat, also raus mit all dem Zeug!




Zunächst aber ein paar Worte zum Thema Elektrostatik:
Elektrostatik ist gar nicht sooo ein kritisches Ding, wie zumeist geglaubt wird.
Ich habe als Servicetechniker bei Philips gearbeitet, in der Halbleiterfertigung, glaubt mir!

Wirklich empfindlich sind nur bestimmte Bauteile in nicht eingelötetem Zustand. Eine komplett bestückte Platine ist da schon viel härter im Nehmen. Aber einen Fleece-Pulli solltet Ihr nicht unbedingt tragen, bei der Arbeit.
Auch diese Erdungs-Armbänder sind oft mehr Wichtigtuerei, als dass sie ernsthaft notwendig wären.

Geht einfach so vor:
Habt auf dem Arbeitsplatz eine Steckdosenleiste. Berührt mit einer Hand (sagen wir: mit der linken) den Erdanschluss und erst dann mit der anderen Hand die Massefläche des Mainboards.
Jetzt könnt Ihr den Erdungsanschluss loslassen und z. B. den Speicherriegel entnehmen.
Wenn Ihr den irgendwo ablegen wollt, z. B. auf ein Küchenbrettchen, dann berührt nun mit der linken Hand das Brettchen (in der rechten habt Ihr ja den Speicher) und legt dann den Speicher dort ab.
Jede Berührung sorgt für Ladungsausgleich.

Um den Speicher später wieder vom Brettchen zu nehmen und ins Mainboard einzusetzen:
Mit links den Erdanschluss der Steckdosenleiste berühren und mit rechts zuerst das Brettchen, dann den Speicher berühren.
Speicher in die rechte Hand nehmen (linke Hand noch am Erdanschluss) und z. B. mit dem kleinen Finger der rechten Hand die Massefläche des Mainboards berühren.
Links nun den Erdanschluss loslassen und mit links das Mainboard berühren. Mit der rechten Hand nun den Speicher in den Sockel stecken.

Klingt komplizierter, als es ist! Versteht das Prinzip, es ist vollkommen logisch: Es geht darum, elektrostatische Ladungen abfließen zu lassen und die ganze Zeit ein ausgeglichenes Ladungspotenzial zu haben.

Also bitte NICHT (extremes Gegenbeispiel) mit dem Speicherriegel in der Hand über den Flokati-Teppich latschen und den Riegel dann direkt in den Sockel stopfen. Da würde der "Funke des Todes" überspringen. Immer zuerst die Ladung ausgleichen.

Wie gesagt: Es ist nicht sooo ein dickes Thema, wie allgemein geglaubt, aber wenn Ihr regelmäßig an der Türklinke einen "gefunkt" bekommt, dann ist Euer Bodenbelag wohl ungut.
Nackte MOS-Bauteile (uneingelötet) verkraften oft nur 30V (und sogar noch weniger!) ... wohingegen mancher Bodenbelag Euch locker auf einige tausend Volt aufladen kann.
Sorgt also in der beschriebenen Weise für den Ausgleich der Ladungen, dann wird nichts passieren. Eine ganze Platine ist längst nicht so empfindlich, wie nackte Bauteile, also keine übertriebene Panik.

Ihr könnt auch ein großes Handtuch auf dem Tisch ausbreiten und es mit einem Blumensprüher minimal anfeuchten (so 3-4 Sprühstöße, nicht mehr). Das hält Euch jede Elektrostatik zuverlässig vom Hals.




Gut, Ihr habt das RAM, die Festplatte und die WLAN-Karte nun ausgebaut, möglichst auch das CD-Laufwerk.
Achtet darauf, dass die goldenen Steckkontakte an den nun losen WLAN-Kabel keinen Kurzschluss verursachen und testet mal, ob sich das Gerät nun einschalten lässt, wenn Ihr den 19V-Stecker wieder eingesteckt habt.

Wenn nicht ...

Wenn das Gerät jetzt immer noch nicht läuft, so muss es nun wirklich unvermeidbar zerlegt werden.
Wir brauchen jetzt das nackte Mainboard auf dem Tisch!

Das Zerlegen eines Notebooks ist bei manchen Modellen leider fast eine Geheimwissenschaft, bei der viel schief gehen kann. Aber ich habe im Startposting frech vorausgesetzt, dass Ihr das könnt, denn sonst würde dieser Kurs ausarten.

Wenn Ihr beim Zerlegen nicht zurecht kommt:
Auf YouTube findet man Zerlegeanleitungen für fast jedes Notebook-Modell. Einfach die Modellbezeichnung ins Suchfeld eingeben gefolgt vom Suchbegriff "disassamble".
Das bringt englischsprachige Videos zum Vorschein - davon gibt es mehr, als deutschsprachige.

Die Russen sind übrigens besonders eifrige Reparateure. Versucht also auch mal, nach der Modellbezeichnung, den kyrillischen Suchbegriff "ремонт".
- Da stand eben übrigens nicht "pemoht", sondern "ремонт", in kyrillischen Zeichen (Aussprache: Remont).
Kopiert den kyrillischen Begriff per Clipboard dort ins Suchfeld. Auch wenn Ihr kein Russisch könnt, so sollte Euch die pure Vorführung des Zerlegens doch wohl genügen, oder?

Mainboard ausbauen, aber nicht biegen!
BITTE: Vermeidet beim Ausbau jede Biegebeanspruchung am Mainboard! Andernfalls können sich recht leicht Anschlüsse unterhalb des Grafik-Chips (oder anderer BGA-Chips) vom Mainboard abrippen und dann habt Ihr ein Problem in der Größenordnung "Totalschaden"!

Ihr könnt den Prozessor samt Kühlkörper zunächst drin/dran lassen (Prozessoren gehen nahezu nie kaputt, echt!). Die meisten Mainboards (wenn auch nicht alle) kann man problemlos ausbauen, ohne den Kühlkörper abzubauen.

Ihr habt nun also das ausgebaute Mainboard auf dem Tisch liegen.
Wenn die Stromeingangsbuchse Eures Gerätes nicht direkt auf dem Mainboard aufgelötet, sondern über ein gestecktes Kabel angeschlossen ist, dann sorgt bitte dafür, dass die Buchse tatsächlich am Mainboard angeschlossen ist, damit es jederzeit möglich ist, die 19V vom Netzteil zuzuführen.

Für den Einschalttaster gilt das gleiche: Wenn nicht auf dem Mainboard verlötet, sondern per Flachkabel dort angeschlossen, dann schraubt das Platinchen, auf dem er dann sitzt von der Gehäuseschale ab und verbindet das Flachkabel mit dem Mainboard (bitte richtig herum einstecken!).

Etwa so sollte das nun aussehen:



Bei den meisten Geräten sollte das problemlos gehen; es gibt nur wenige Fehlkonstruktionen, die man nicht auf Mainboard plus Buchse plus Einschalttaster reduzieren kann.

Wir haben jetzt also hoffentlich das Mainboard mit Buchse und Einschalttaster vor uns auf dem Tisch.

Noch ein paar Worte zur Testumgebung:
Für den ersten Funktionstest eines ausgebauten Mainboards braucht noch kein Display angeschlossen zu werden.
Es genügt zu schauen, ob sich an den LEDs auf dem Mainboard etwas tut, nachdem der Einschalttaster betätigt wurde.
Und sofern der Lüfter angeschlossen ist, sollte dieser entweder sofort, oder kurz nach Betätigung des Einschalttasters, loslaufen.

Solange diese beiden simplen, aber zuverlässigen "Lebensindizien" (LED & Lüfter) noch nicht gegeben sind, muss man sich noch gar nicht um Bildausgabe scheren - wir werden das Mainboard sicher noch etliche Male drehen & wenden müssen, wahrscheinlich auch daran herumlöten; da würde ein angeschlossenes Display nur stören.

Es sei noch erwähnt, dass ich persönlich beim Testen normalerweise mein Netzteil-Testgerät zwischen Netzteil und Mainboard geschaltet habe. Das ist zwar nicht unbedingt notwendig (Ihr habt so ein Dingens ja auch nicht), aber für mich ist es ganz komfortabel, jederzeit den Stromfluss auf einem "altmodischen" Zeigerinstrument im Blick zu haben.
Wenn sich am Zeiger nach dem Einschalten absolut nichts tut, dann muss ich nicht auf LEDs achten (die eventuell auf der falschen Seite bestückt sind) und auch den Lüfter muss ich nicht angeschlossen haben, nur um dessen eventuelles Anlaufen zu beobachten.

Erst wenn dieser Ersttest (LEDs leuchten, Lüfter dreht) erfolgreich war, kümmern wir uns um die Bildausgabe. Aber vorzugsweise nicht mit dem originalen Notebook-Display, sondern per externem Monitor.
Wenn das Notebook-Display NICHT angeschlossen ist, so detektiert das Mainboard dessen Fehlen und schaltet die Bildausgabe automatisch auf den VGA-Port um, den auch heutzutage die meisten Mainboards noch haben.

Der Test mit einem externen VGA-Monitor ist viel bequemer, als das Gefummel mit dem oft sehr kurzen Displaykabel, mit seinem sehr filigranen und empfindlichen Stecker.

Falls Ihr unabdingbar mit dem Notebook-Display testen müsst, z. B. weil Euer Gerät keinen brauchbaren Monitorausgang hat: Gebt doch etwas Kontakt 61, oder (noch besser, aber teurer) Kontakt GOLD auf die Buchse für den Displaystecker. Dann flutscht der Stecker viel leichtgängiger rein & raus, was die Gefahr deutlich minimiert, dass die filigrane Steckverbindung Schaden nimmt.
Aber bitte auf keinen Fall das säurehaltige Kontakt 60 nehmen!
- Hier noch ein paar weitere Infos zu Kontaktspray und dessen Anwendung

Prinzipiell sieht praktisch jede Eingangsstufe eines Notebooks ungefähr so aus:



Schlackert bitte nicht mit den Ohren, interessant ist praktisch nur der grün umrandete Bereich.
Was passiert da?
- Nun, Strom fließt von links nach rechts, mehr nicht!

Detaillierter: Wenn der 19V-Stecker des eingeschalteten Netzteils in die Buchse des Notebooks eingesteckt ist, dann sind IMMER beide MOSFETs (das sind die Bauteile Q1 und Q2 im Bild) voll durchgeschaltet und die 19V liegen daher auch rechts am Messpunkt "System" an.

Also: Strom kommt von links (vom Anschluss "Adapter") und fließt über den voll durchgeschalteten MOSFET Q1, sowie über den Widerstand R1, dann über den ebenfalls voll durchgeschalteten MOSFET Q2 und die Spannung von 19V ist folglich am Messpunkt "System" messbar, gegenüber Masse.
Das war's, hat doch nicht weh getan!

Im Detail weichen verschiedene Notebooks vom obigen Schaltplan etwas ab. So ist der Widerstand R1 nicht immer vorhanden, oder er sitzt an anderer Stelle im grün umrandeten Bereich.
Manchmal ist auch zusätzlich noch eine Sicherung bestückt, oder eine Entstördrossel ...
Aber das Prinzip ist immer gleich: Von der Stromeingangsbuchse geht der Strom IMMER über zwei MOSFETs und dahinter müssen 19V messbar sein!

Unsere erste reale Messung am Mainboard erfolgt aber noch ohne eingestecktem 19V-Stecker. Wir wollen zunächst ausschließen, dass das Mainboard einen Kurzschluss hat, bevor wir "Dampf" drauf geben.
Kurz formuliert darf keine Stelle im grün umrandeten Strompfad einen Kurzschluss nach Masse haben.

Also: Weder links vor dem ersten MOSFET, noch zwischen beiden MOSFETs, noch rechts hinter dem zweiten MOSFET darf der Durchgangsprüfer "piepen", mit der zweiten Messleitung an Masse.
Den Widerstand R1 (wenn er denn überhaupt vorhanden ist) können wir bei der Messung ignorieren, bzw. ihn einfach als eine Drahtbrücke ansehen, denn er ist dermaßen niederohmig, dass er die Messung nicht beeinflusst.


Wir machen nun also drei Messungen im Modus "Durchgangstest" des Multimeters.

Erster Durchgangstest: Vom +19V-Pin der Buchse zu Masse. Also links vor dem ersten MOSFET.
Wenn "piiieeep", dann Fehler!

Mögliche Ursache Nr. 1: Kondensator C1 im obigen Schaltplan defekt.
Mögliche Ursache Nr. 2: Kurzschluss durch Verbrutzelung der Platine am +19V-Pin der Stromeingangsbuchse. So wie hier:



Bei solchen Verbrutzelungen am +19V-Pin der Buchse ist es oft der Fall, dass dabei ein Kurzschluss zwischen der oberen und unteren Kupferlage der Platine entsteht. Jedenfalls dann, wenn der Hersteller auf einer der Platinenlagen die Massefläche mit minimalem Abstand zum 19V-Pin um diesen herum führt.
Um so was zu reparieren, müssen wir leider "Zahnarzt" spielen, siehe folgenden Link:
Kurzschluss im Notebook


Wenn der erste Durchgangstest keinen Fehler ergab, nun der zweite.
Dazu messen wir von der Verbindung zwischen den beiden MOSFETs gegen Masse.
Den Widerstand R1 (wenn vorhanden) betrachten wir als Drahtbrücke und kümmern uns nicht um ihn.
Wieder gilt: Wenn "pieeep", dann Fehler!

Weil ich ständig von "MOSFETs" rede: Falls Ihr nicht wisst, wie so ein Ding aussieht: Der kleine, schwarze "Käfer" mit 2x4 Beinchen, links unten im obigen Bild, ist die häufigste Bauart jener MOSFETs, die in Notebook-Eingangsstufen eingesetzt werden. Die Bauform heißt übrigens "SOIC-8". Diese Bezeichnung bezieht sich rein auf die mechanischen Abmessungen und das Aussehen, aber nicht auf die elektrischen Eigenschaften. Alle baugleich aussehenden Bauteile sind also von der Gehäuseform SOIC-8, auch manche ICs sehen so aus..

Falls bis hierhin alles OK war, nun der dritte Durchgangstest:
Dabei prüfen wir den Ausgang des rechten MOSFETs (also den Messpunkt "System") gegen Masse.
Abermals: Wenn "pieeep", dann Fehler!


Die mit Abstand häufigsten Verursacher von Kurzschlüssen sind keramische Kondensatoren im 19V-Pfad. Und leider gehen diese Dinger zumeist so kaputt, dass man es ihnen absolut nicht ansieht!
Die zweithäufigsten Verursacher sind defekte MOSFETs der diversen Schaltwandler. Dazu später mehr. Auch MOSFETs gehen im Notebook typischerweise "unsichtbar" kaputt - man sieht ihnen ihren Tod zumeist nicht an.
Andere Ursachen, wie defekte ICs, sind extrem selten.

Jedenfalls: Wenn Kurzschluss, dann übel! Dann müssen wir tiefer einsteigen, denn nun kommen viele Bauteile in Frage und die Eingrenzung ist ein Kapitel für sich.
Dazu existiert bereits ein passender Thread, schaut bitte hier: Kurzschluss im Notebook

Wenn kein Kurzschluss gefunden wurde, so können wir nun erstmals "Dampf" auf das Mainboard geben, indem wir das 19V-Netzteil anschließen.

Ich persönlich schalte noch mein weiter oben erwähntes Netzteiltestgerät zwischen Netzteil und Notebook, um die ganze Zeit Spannung und Strom überwachen zu können. Aber es geht auch ohne.

Betrachten wir erneut den Schaltplan weiter oben.
Messt mal, ob die 19V vom Netzteil auch wirklich auf dem Mainboard ankommen, gegenüber Masse.
Messt sicherheitshalber am Eingang des ersten MOSFETs; da muss die Spannung ja ankommen, wenn mit der Buchse alles in Ordnung ist.
Denn manchmal ist der Plusanschluss der Buchse unsichtbar gebrochen, oder die Lötstelle auf dem Mainboard ist nicht gut. Es wäre also sinnlos, direkt am Pluspol der Buchse zu messen!
Beides fällt jedenfalls in die Kategorie "Buchsenprobleme" und ist übrigens Fehlerursache Nr. 1 bei Notebooks!

Wenn die Spannung also schon gar nicht beim ersten MOSFET ankommt, obwohl das Netzteil eindeutig "Saft" hat und zuvor kein Kurzschluss auf dem Mainboard festgestellt wurde, dann liegt wohl ein Buchsenproblem vor.

Ausnahmefall: Sicherung.
Eventuell ist zwischen Buchse und MOSFET ja auch eine SMD-Sicherung bestückt. Muss ich das jetzt erklären?
Schaut mal in diesen Thread: Toshiba Satellite C855 - Einschaltproblem
- Dort zeige ich eine Eingangsstufe mit zwei unterschiedlichen MOSFETs (ja, auch das kommt vor!) und (oh Luxus!) einer weißen Sicherung.
Leider hilft die Sicherung (wenn die überhaupt vorhanden ist) nicht viel. Denn wenn die kaputt ist, dann ist garantiert noch mehr im Dutt. Die Sicherung schützt nicht etwa die anderen Bauteile im Gerät vor Zerstörung; sie schützt eher davor, dass Euch die Bude abfackelt, wenn im Gerät bereits ein größerer Schaden vorliegt.
Die Hoffnung, dass nach dem Flickschustern einer Sicherung alles wieder läuft, ist bei Notebooks quasi immer vergebens!

Wenn aber - was wahrscheinlicher ist - die Buchse im Eimer ist:
Ersatz gibt es bei eBay, unter dem Suchbegriff "Power Jack", gefolgt von der Modellnummer Eures Gerätes.

Der Austausch einer im Mainboard direkt verlöteten (also nicht per Kabel angeschlossenen) Buchse erfordert einen Lötkolben mit viel Power (so 80 Watt und mehr) und das Anheizen der Platine mit Heißluft (eine Minute lang) hilft der Sache sehr auf die Sprünge.
Der ordnungsgemäße Austausch ist aber nicht gerade leicht, wenn man wenig Löterfahrung hat. Besonders, wenn es an der Lötstelle zuvor schon gebrutzelt hat.
Entlötlitze und Flux sind sehr hilfreich, um verkokelte Lötstellen wieder auf Vordermann zu bringen.

Nun zu den MOSFETs:
Falls mit der Buchse alles in Ordnung ist und am ersten MOSFET die 19V messbar sind:
Messt nun bitte am Ausgang des zweiten MOSFETs.

Wie schon erwähnt, müssen die beiden MOSFETs immer voll durchsteuern, sobald einfach nur die 19V vom Netzteil zugeführt werden.
Also auch bei ausgeschaltetem Notebook.

Falls die Dinger sperren (oder einer davon):

• Wenn Ihr Glück habt, dann ist bloß einer der beiden MOS-Dinger im Eimer.
• Wenn Ihr mittleres Pech habt, dann ist der IC im Dutt, der die MOSFETs ansteuert (der Ladecontroller).
• Und wenn Ihr - salopp gesagt - echt die Arschkarte habt, dann wird besagter IC nicht freigeschaltet. Und dann kann die weitere Fehlersuche richtig aufwändig werden!

Ihr könnt aber mal testweise eine Drahtbrücke einlöten, vom Eingang des ersten, zum Ausgang des zweiten MOSFETs (natürlich bei abgezogenem Netzteil!).
Wenn das Gerät jetzt einschaltbar ist, könnt Ihr schon mal aufatmen!
Aber so kann das nicht bleiben, überbrückt die Dinger bitte nur für den Test, keinesfalls dauerhaft!

Edit vom 29.01.'18: Die durchgestrichene Passage (das mit der Drahtbrücke) ist mit großer Vorsicht zu genießen!
- Ihr dürft diese temporäre Überbrückung nämlich nur dann vornehmen, wenn Ihr hinter dem zweiten MOSFET keinen Kurzschluss, oder quasi-Kurzschluss nach Masse feststellt!
Grund: Wenn bei einem der nachgeschalteten Schaltwandler der Upper-MOSFET niederohmig defekt ist, dann greift ein Sicherheits-Mechanismus, der die beiden Eingangs-MOSFETs sperrt. Dadurch wird verhindert, dass über den defekten "Upper" gefährliche 19V auf die jeweilige Niederspannungs-Rail geraten.
Mit dem Überbrücken der Eingangs-MOSFETs würdet Ihr diese wichtige Schutzfunktion aber aushebeln und sehr wahrscheinlich schwerste, irreparable Schäden verursachen!

Es ist hier kaum möglich, jetzt eine universelle und leicht verständliche Anleitung zu schreiben, was alles ein Sperren der MOSFETs verursachen kann; die Fehlersuche kann je nach Schaltungsdesign ziemlich mühsam sein. Die Dinger gehen aber durchaus häufig hops. Andere Ursachen, die deren Sperrung bewirken, sind vergleichsweise seltener.
Daher lautet der vielleicht beste Rat:
Tauscht sie aus! Beide! Auch wenn nur EINER der beiden MOS-Dinger sperrt, tauscht gleich beide aus!

Grund: Es gibt Designs, bei denen der Defekt des einen MOSFETs den jeweils anderen sperrt. Es ist mitunter sehr mühsam, den wahren Übeltäter zu ermitteln. Da beide MOSFETs in aller Regel ohnehin dicht nebeneinander liegen, spart Euch unnötigen Stress und tauscht in einem Rutsch gleich beide aus!

Wenn der Austausch keinen Erfolg brachte, dann müssen wir tiefer einsteigen.
Die typischen Fehlerursachen die dann in Betracht kommen sind:
- Defekter Ladecontroller
- Niederohmig defekter Kerko
- Niederohmig defekter Upper-MOSFET eines Schaltwandlers.

Im nächsten (Edit: übernächsten) Posting erkläre ich aber zunächst, wie Ihr an einen geeigneten Ersatztypen kommt und was es mit den "geheimnisvollen" MOSFETs überhaupt auf sich hat.

Danke Bastelfreund!

Ja, gelegentlich werden mir auch Geräte zur Reparatur zugeschickt.
Der Kunde muss dann halt noch die Rücksendekosten tragen, zusätzlich zu meinem Obolus (der praktisch immer pauschal 100,- EUR brutto beträgt).
Update: Seit 2018 gilt ein neuer Preis.

Ich mag es am liebsten, wenn ein potenzieller Kunde zuvor anruft (040/ 64 94 17 49), so dass wir kurz über den Fehler, sowie die Modalitäten, sprechen können.

In manchen Fällen kann ich einen Fehler schon per Ferndiagnose beheben (und dafür nehme ich dann kein Geld). Der erwähnte "Hänger" ist so ein typischer Fall dieser Art.
Wohingegen ich Geräte, bei denen schon am Telefon alles auf einen Grafikchip-Defekt hindeutet, meistens erst gar nicht zur Reparatur annehme - und in aller Regel auch davon abrate, das "irgendwo" machen zu lassen, weil die Reklamtationsrate einfach zu hoch ist.
'Ne Herztransplantation bei 'nem depressiven 90-jährigen ist so 'ne Sache, bei der man sich überlegen sollte, ob man den Ärmsten nicht doch besser einfach in Frieden dahinscheiden lässt. Da möchte ich zuvor erst beraten haben, bevor mir ein so schwer defektes Gerät unangekündigt zugeschickt wird.

Weiter oben, im Posting Nr. 5, war eine typische Eingangsstufe abgebildet.
Die beiden dortigen MOSFETs müssen im Normalfall IMMER leiten!
- Es handelt sich bei ihnen um eine reine Schutzschaltung, quasi wie ain Airbag im Auto.

Wann soll ein MOSFET leiten?
Die MOSFETs, mit denen wir es im Notebook zu tun bekommen, arbeiten praktisch wie ein simpler Taster: Ein Taster leitet bei Betätigung den Strom, andernfalls sperrt er. Es gibt dabei keine Zwischenzustände, also kein: "Hmm, leitet manchmal so 'n Büschn ..."

Ich erspare Euch mal die zahlreichen Feinheiten, um es maximal simpel zu halten: Leiten tun "unsere" MOSFETs (mit denen wir es hier zu tun haben) nur genau dann, wenn sie am Gate angesteuert werden. Das ist wieder mit einem Taster vergleichbar: der leitet genau so lange, wie man mit dem Finger drauf drückt. Lässt man los, so sperrt er.
(Hinweis für ganz blutige Anfänger: Bitte nicht Taster mit "Schalter" verwechseln. Ein Schalter rastet bei Betätigung dauerhaft ein, wohingegen ein Taster sofort wieder sperrt, sobald er losgelassen wird. Sprich: nicht mehr vom Finger "angesteuert" wird!)

Wenn nun einer der beiden Eingangs-MOSFETs sperrt, obwohl die 19V vom Netzteil in die Buchse eingespeist werden, dann stellt sich die Frage: Ist der MOSFET kaputt, oder wird er nur nicht angesteuert?

Um das zu klären, müssen wir das Ansteuersignal messen.
Ein MOSFET hat drei Anschlüsse, mit den Bezeichnungen Gate, Drain und Source.
Die in Notebooks eingesetzten Typen werden aber oft in achtpoligen Packages verbaut.
Das Ansteuersignal wird immer dem Gate-Anschluss zugeführt. Das ist in unserem Fall (achtpoliges Package vorausgesetzt) IMMER der Pin 4.
Wird so ein Bauteil am Gate korrekt angesteuert, dann leitet es den Strom, der dann in unserem weiter oben gezeigten Schaltplan von links nach rechts fließt.

Um festzustellen, ob das Gate angesteuert wird, messen wir die dort anliegende Spannung ...
... aber dummerweise gibt es (vereinfacht) zwei grundlegende Typen von MOSFETs: N-Kanal und P-Kanal.

Ein N-Kanal Typ leitet den Strom, wenn das Gate positiv angesteuert wird.
Ein P-Kanal Typ leitet den Strom, wenn das Gate negativ angesteuert wird.
- Beide also umgekehrt, als man anhand des fett markierten Buchstabens denken könnte!

Das folgende Bild zeigt die beiden Varianten, mit denen wir es zu tun kriegen können (andere lasse ich hier bewusst weg!), sowie deren Pinbelegung. Links die in Notebooks üblicherweise real verbaute Gehäuseform (mit acht Pins), rechts davon das allgemein gehaltene, technische Schaltbild, mit den physikalisch nur drei Anschlüssen.



Bei den in Notebook-Eingangsstufen verbauten MOSFET-Typen ist übrigens immer eine Diode mit im Bauteil integriert, zwischen den Anschlüssen Drain und Source. Schaltplan-Zeicher ersparen sich deren Darstellung mitunter, sie ist aber in jedem Fall vorhanden.
Manchmal (nicht immer!) ist zudem noch eine Schutzdiode für das Gate mit integriert. Und die ist relevant! Die lässt (wenn vorhanden) auch der faulste Zeichner nicht einfach weg im Schaltbild!
Es ist bei der Auswahl eines Ersatzteils sehr wichtig, auf die Präsenz bzw. Abwesenheit dieser Schutzdiode zu achten, denn diese wirkt sich, neben der Schutzfunktion, natürlich auch technisch aus. Ein falscher Typ kann hier im Extremfall böse Folgeschäden bewirken.

Ich erwähnte es bereits im Posting Nr. 5 : Die dort im Schaltplan gezeigte Eingangsstufe kann im Detail abweichen - sie gibt nur das generelle Prinzip wieder.
Prinzip aller Notebook-Eingangsstufen: Der Strom fließt von der Eingangsbuchse stets über zwei hintereinander geschaltete MOSFETs, die von einem IC permanent angesteuert werden, also im Normalfall IMMER leiten.
(Im vom Normalfall abweichenden Situationen erfüllen sie Schutzfunktionen)

Dummerweise ist damit nicht gesagt, ob da nun P-Kanal, oder N-Kanal in Eurer Eingangsstufe verbaut ist.
Es sind da prinzipiell vier Varianten möglich:

1) Beide sind N-Kanal (häufigste Variante)
2) Beide sind P-Kanal (zweithäufigste Variante)
3) Der erste ist P-Kanal, der zweite N-Kanal (exotische Variante)
4) Der erste ist N-Kanal, der zweite P-Kanal (exotische Variante)

Um nun herauszufinden, ob wir es mit einem P- oder N-Kanal Typen zu tun haben, könnten wir bei einem intakten Bauteil einfach die Polarität der integrierten Diode mit dem Multimeter ermitteln, um so indirekt auf den Kanaltypen zu schließen. Aber wenn das Bauteil defekt ist (was ja unser Verdacht ist), dann ist einigermaßen sicher auch die interne Diode hinüber.
Ich müsste jetzt eigentlich viele "Wenns" und "Abers" erklären ...
- Aber laden wir doch besser das Datenblatt aus dem Internet! Da steht es doch drin!

Beschaffung des Bauteil-Datenblattes:
Auf dem MOSFET ist (neben anderen Angaben) die Bauteilbezeichnung aufgedruckt.
Beispiele für typische Bauteilbezeichnungen von P-Kanal Typen:
Si4433
AO4407
AON4703
FDS6675

Beispiele für typische Bauteilbezeichnungen von N-Kanal Typen:
Si4800B
FDMC8884
FDMS7672
FDMS8692
FDS6298
FDS6680A
FDS6690A

Faustformel (funzt fast immer, aber halt leider nur fast immer):
Ist die Ziffernfolge ungerade, so handelt es sich um P-Kanal.
Ist die Ziffernfolge gerade, so handelt es sich um N-Kanal.

Versucht mal in der Suchmaschine Eurer Wahl einen Suchstring nach folgendem Schema:
Mosfet [Bauteilbezeichnung] filetype:pdf
Konkretes Beispiel:
Mosfet Si4433 filetype:pdf

Es kommt vor, dass ein bestimmter MOSFET von verschiedenen Herstellern produziert wird, unter leicht abweichenden Bezeichnungen.
Solltet Ihr für Euren Typen das Datenblatt partout nicht finden, so lasst notfalls mal die Buchstaben vor der Nummer der Bauteilbezeichnung weg. Beispiel:
Mosfet 4433 filetype:pdf

Leider gibt es zahlreiche Seiten im Internet (die in Suchmaschinen leider oft weit oben und sogar mehrfach gelistet werden), die ganz dick vorgeben, Euer gesuchtes Datenblatt zu haben ...
... nur veräppeln die einen oft kräftig und haben das gesuchte Datenblatt entweder gar nicht in ihrem Pool (und nerven nur mit internen Suchseiten), oder der Download ist partout nicht möglich, obwohl er provokativ angeboten wird ...
Aber in den meisten Fällen solltet Ihr es schaffen, die gesuchte PDF-Datei aufzustöbern und herunter zu laden.

Gut, der Download ist geschafft, nun schaut mal rein. Die Information, ob P-Kanal, oder N-Kanal, sollte gleich auf der ersten Seite zu finden sein.

Wir wissen nun, was wir messtechnisch zu erwarten haben, nun messen wir endlich!
Ein P-Kanal Typ wird, wie schon erwähnt, am Gate negativ angesteuert, gegenüber dem Source-Anschluss.
Aber wir können es uns auch einfacher machen und messen schlicht gegen Masse! In unserem Fall geht das.

Also: Die 19V dem Mainboard zuführen und das Multimeter auf Gleichspannungsmessung schalten.
Wir knöpfen uns jenen der beiden Eingangs-MOSFETs vor, der sperrt, obwohl er nicht sollte.
Rote Messleitung ans Gate halten, schwarze Messleitung an Masse.
Ein korrekt angesteuerter P-Kanal sollte jetzt einige Volt weniger als 19V am Gate anliegen haben.

Ein N-Kanal Typ wird dagegen am Gate positiv angesteuert, gegenüber dem Source-Anschluss.
Die gleiche Messung wie eben beschrieben, sollte (wenn der MOSFET angesteuert wird) wiederum einige Volt Spannungsdifferenz ergeben (mindestens 5V, eher mehr), aber dieses Mal liegt die Spannung deutlich über 19V. Das kommt daher, dass der IC, der den MOSFET ansteuert, eine interne Ladungspumpe besitzt, die die nötige Spannungshöhe erzeugt.

Nun urteilt das Gericht:
Gate wird angesteuert, der MOSFET schaltet dennoch nicht durch - MOSFET im Aaaaimer!
- Austauschen!

Oder:
Gate wird nicht angesteuert ...
... dann wird es leider komplizierter!
Dann stöpselt das Netzteil noch mal ab und messt mit dem Durchgangsprüfer, ob der MOSFET, oder sein Partner, womöglich einen internen Kurzschluss hat, zwischen Gate und einem der anderen beiden Anschlüsse.
Denn:
Es kann vorkommen, dass ein interner Kurzschluss im benachbarten MOSFET den jeweils anderen lahm legt, durch Abfluss von dessen Gatespannung!
- Das folgende Bild zeigt eine Engangsstufe, deren Design diesen fiesen Fehler ermöglicht. Denn dort sind - abweichend von dem aus Posting Nr. 5 bekannten Bild, beide Gates miteinander verbunden:



Wenn uns kein interner Kurzschluss in die Suppe gespuckt hat, das Bauteil aber tatsächlich nicht angesteuert wird, dann ist entweder der IC hinüber, der diesen Job erledigen soll (das wäre der einfachere Fall!), oder dieser IC ist zwar intakt, wird aber seinerseits gesperrt (dann wird die Fehlersuche schlimm!).
Andere Ursachen sind an dieser Stelle selten, wenn wir Schritt für Schritt alles bis hierhin abgearbeitet haben.

Ersatzteilbeschaffung:
Angenommen, der MOSFET wurde für defekt befunden:
Mit guter Chance findet Ihr Euren Typen bei eBay.
Wenn nicht bei www.eBay.de, denn probiert mal www.eBay.com

Gut bestückte Bauteil-Distributoren, die aber teilweise nicht an Privatkunden liefern, wären:
www.Farnell.de
www.Mouser.com
www.Schukat.de
www.Digikey.com
www.tme.eu/de/

Conrad und Reichelt sind mit solchen Teilen eher weniger gut bestückt.

Wenn Ihr partout Euer Bauteil nicht auftreiben könnt:
Glücklicherweise ist es hochgradig unkritisch, was Ihr in der Eingangsstufe einsetzt.
Folgende Parameter sind wichtig (nach denen in manchen Webshobs prima selektiert werden kann, z. B. bei Farnell.de):

• Richtiger Kanaltyp (P-Channel, oder N-Channel)
• Korrekte Gehäuseform ("Package": SOIC-8, oder MLP, oder DFN ...)
• Identische Innenschaltung (typischerweise eine Diode zwischen Drain und Source, aber KEINE Gateschutz-Diode!)
• Spannungsfestigkeit (typischerweise 30V)
• Erlaubter Dauerstrom (deutlich mehr als Euer Netzteil liefern kann)
• Innenwiderstand (gleich oder kleiner, als vom Originalteil)

Um andere Parameter, wie die Gate-Kapazität, müssen wir uns hier nicht kümmern, weil die Eingangs-MOSFETs ja tatsächlich permanent angesteuert werden!
Man kann hier also relativ wenig falsch machen, wenn man einen alternativen Typen einlötet.
(Ich habe zwar leichte Bauchschmerzen, wie sehr ich hier die ganze Zeit simplifiziere, aber zumindest die beiden Eingangs-MOSFETs sind echt unkritisch.)

Selbst wenn Farnell längst nicht jeden Typen führt, so schwöre ich auf die Suchfunktion und die Filtermöglichkeiten in Farnells Webshop!
Ich schaue immer zuerst bei Farnell, wenn ich einen Ersatztypen ermitteln muss, weil man sich dort über die Filterfunktionen Stück für Stück an eine geeignete Gruppe von in Betracht kommenden Bauteilen herantasten kann.

Wenn Ihr am Ende einen geeigneten Typen vorliegen habt:
Beachtet bitte, dass MOSFETs, die ohne interner Diode am Gate daher kommen, wirklich furchtbar sensibel auf elektrostatische Aufladungen reagieren und davon ganz schnell sterben!
Ihr müsst Euch wenig Sorgen um das Mainboard machen, aber ungeschützte MOSFETS und Schottky-Dioden sind wirklich sehr empfindlich, da achtet bitte penibel auf meine Tipps aus Posting Nr. 3 .

Glücklicherweise ist die Pinbelegung grundsätzlich immer identisch! Sie ist genau so, wie in obigem Bild gezeigt.


Ihr müsst das Bauteil einfach nur richtig herum einlöten, dann kann nichts schief gehen. Macht dazu gute Fotos vor und nach dem Auslöten, denn falls Ihr Murks baut und dann nicht mehr so genau wisst ...
Auf dem Gehäuse ist eine Markierung vorhanden, meistens in Form eines kleinen Kreises, der Pin 1 markiert.

Bauteile im Package SOIC-8 (manchmal auch SO-8 genannt, oder SOIC8) könnt Ihr zumeist noch ganz klassisch mit dem Lötkolben bewältigen. Das Anheizen des Mainboards mit Heißluft (für eine Minute, auf knapp über 100 Grad) hilft der Sache sehr auf die Sprünge.
(Profis arbeiten natürlich mit Unterwärme, aber echte Profis kommen auch ohne dem aus.)
Fies ist, dass es auch SOIC-8 MOSFETs mit Thermalpad auf der Unterseite gibt, da hat man mit dem Lötkolben leider keine Chance!

Bei Gehäuseformen wie DFN habt Ihr mit dem Lötkolben wirklich keine Chance, da braucht Ihr unabdingbar ein Heißluftgerät.
Es geht übrigens ganz bestens auch mit dem billigen Heißluftgebläse aus dem Baumarkt (so ein Ding zum Entfernen von Lack), aber das sollte man reichlich geübt haben und wissen was man tut, bevor man mit so einem Ding einem Mainboard zu Leibe rückt!

Falls Ihr bezüglich des Lötens mit Heißluft noch etwas Anleitung benötigt: Löttechnik vom Feinsten
- Der vierte Beitrag dort, behandelt das Thema ausgiebig.
Aber lest als Löt-Frischlinge bitte auch die übrigen Beiträge jenes Threads und konsumiert die dort verlinkten YouTube-Videos!

Wenn bis hierhin entweder ohnehin alles OK war, oder es dank einem MOSFET-Austausch nun ist, dann sollten die 19V jetzt also hinter den beiden Eingangs-MOSFETs sein.
- Dieses Posting setzt daher voraus, dass dem wirklich so ist: Hinter den beiden Eingangs-MOSFETs sind 19V messbar!
(Wenn nicht, dann ist weiter oben noch was faul!)

Kommen wir nun also zu den Schaltreglern:

Nahezu ausnahmslos jedes Notebook-Mainboard ist so konstruiert, dass nach Einstecken des Steckers vom (eingeschalteten) Netzteil permanent (also sogar bei ausgeschaltetem Gerät!) zwei Spannungen erzeugt werden:
5V und 3,3V.

Diese beiden Spannungen sind DAS absolute Ding! Ohne die geht nix!
Und die sind wirklich IMMER messbar, sobald einfach nur die 19V vom Netzteil zugeführt werden.
Und ich wiederhole mich: Das Notebook braucht dazu gar nicht eingeschaltet zu sein!

Diese ultimativ wichtigen 5V und 3,3V werden stets durch Schaltregler erzeugt.
So ein Schaltregler-Kreis beinhaltet typischerweise:

• Eine Spule pro Ausgangsspannung.
• Zwei MOSFETs pro Spule, die diese bestromen.
• Ein dickerer Kondensator (Elko, oder Tantal) hinter der Spule, der deren Ausgangsspannung speichert.
• Ein Schaltregler-IC, der die beiden MOSFETs ansteuert.

Normalerweise werden die beiden Spannungen zusammen von einem einzigen Schaltregler-IC erzeugt, mit zwei Ausgangsstufen. Dieser IC steuert also vier MOSFETs an, wovon stets zwei MOSFETs je eine Induktivität "bedienen".
- Hier ein Auszug aus dem Datenblatt der TPS51225; die betreffenden Bauteile habe ich rot umrandet:






Wir suchen nun also eine Anordnung von Bauteilen nach folgendem Schema:

• Ein Dualer Schaltregler-IC
• Vier MOSFETs
• Zwei Spulen (nomalerweise relativ Bauform, verglichen mit den Spulen nahe des Prozessors)
  
• Zwei Elkos (zumeist Tantals, aber auch Becher-Elkos sind möglich)

Der geübte Blick findet diese Anordnung auf dem Mainboard zumeist auf Anhieb.
Halten wir zunächst Ausschau nach den Spulen. Diese haben in aller Regel eine quadratische Ferrit-Umkapselung.

Auf dem folgenden Bild, das ein Mainboard aus einem Medion Akoya MD98360 zeigt, habe ich mal alle Spulen in roter Farbe umrissen (wenn möglich zusammen mit den zugehörigen MOSFETs und Kondensatoren):



Komplett uninteressant ist die einzelne Spule in unmittelbarer Nähe zum Akku-Anschluss.
Ebenfalls unwichtig sind die dicken Spulen in der Nähe des Prozessors.
Was wir suchen, sind zwei relativ kleine Spulen, die sich zumeist recht weit weg vom Prozessor befinden.
Beim Mainboard des Akoya MD98360, befinden sich diese, zusammen mit den Kondensatoren, auf der anderen Seite:



Aber wo befinden sich die zugehörigen vier MOSFETs?
- Nun, die sind auf der Oberseite der Platine bestückt (erstes Bild); ich habe sie dort in gelber Farbe umkreist.

Unsere gesuchten 5V und 3,3V müssen an den Kondensatoren messbar sein.
Falls die Kondensatoren mal schlecht zugänglich verbaut sein sollten, kann man natürlich auch am Spulenausgang messen, gegenüber Masse.
Es ist sogar zu empfehlen, dort zu messen, um es auszuschließen, dass man versehentlich an einem falschen Kondensator misst. Bei den Spulen kann man ja schließlich kaum was falsch machen. An einem ihrer beiden Anschlüsse muss deren Ausgangsspannung messbar sein.

Wenn unsere beiden "heiligen"Spannungen nicht vorhanden sind, dann kommen folgende Fehlermöglichkeiten in Betracht:
1) Einer der MOSFETs ist defekt.
2) Der Schaltregler-IC ist defekt.
3) Der Schaltregler wird gar nicht aktiviert.

Im letzteren Fall haben wir es wahrscheinlich mit einem BIOS-Problem zu tun, oder mit einem Problem des EC (Embedded Controller).
Man könnte in dem Fall mal auf Verdacht das BIOS neu flashen, mittels eines Programmiergerätes. Ich persönlich habe immer wenig Lust auf die lange Recherche, um die passende Datei im Internet aufzuspüren. Oft muss dazu auch der BIOS-Baustein ausgelötet werden. Ich bevorzuge es daher, mich zunächst weiter in die Schaltung zu vertiefen, bevor ich mir das Flashen antue.

Mein Weg sieht daher so aus:

1. Schauen, welcher Schaltregler-IC verwendet wird (der IC befindet sich recht nahe an den MOSFETs).
2. Datenblatt des ICs downloaden.
3. Schauen, ob der IC überhaupt seine Eingangsspannung erhält (wird wohl!).
4. Schauen, welche Eingänge den IC "enablen". Also anhand des Datenblattes den oder die "EN"-Eingänge finden und mal messen, ob der IC freigeschaltet wird, oder nicht.

Wenn der Schaltregler nicht freigeschaltet wird, dann überprüfen wir sicherheitshalber, ob das Signal vom Einschalttaster auch wirklich am EC ankommt.
Der EC ist ein sehr großflächiger IC in der Nähe der BIOS-Batterie.
Mit dem Durchgangsprüfer ist schnell herausgefunden, welcher Pin des EC zum Einschalttaster führt (mit Pech sitzt allerdings noch ein Widerstand dazwischen).

Wenn das Taster-Signal definitiv am EC ankommt, der Schaltregler aber vom EC nicht am Enable-Pin freigeschaltet wird, dann steht nun ein BIOS-Flash an.




Ich erzähle später mehr zu der Problematik, aber bleiben wir zunächst beim Schaltregler-Kreis:
Wenn die Schaltregler also trotz Freischaltung nicht werkeln, dann ist nun die Frage: "Warum nicht?"

Hilfreich wäre hier ein Oszi . Damit ließe sich überprüfen, ob der Schaltregler zumindest ganz kurz versucht, die MOSFETs anzusteuern, bevor er aufgibt.
Dazu stöpselt man das 19 Netzteil in eine schaltbare Steckdosenleiste und schaltet diese ein, während man den Oszi-Tastkopf auf ein MOSFET-Gate hält. Da wir es mit vier MOSFETs zu tun haben, muss dieser Test also mindestens vier Mal durchgeführt werden.
Der Akku darf während dessen natürlich nicht angeschlossen sein!

Wenn die MOSFETs wenigstens gaaanz kurz mal am Gate angesteuert werden, dann will der IC offenbar seinen Job tun, ergo wird wohl einer der MOSFETs defekt sein.
Wenn der Schaltregler-IC aber nicht mal für den Bruchteil einer tausendstel Sekunde versucht, die MOSFETs anzusteuern (obwohl der IC am "EN"-Eingang freigeschaltet ist und obwohl der IC seine Versorgungsspannung erhält), dann wird mit Sicherheit der IC kaputt sein.

Ich habe mir übrigens mal ein ganz simples, aber effektives Tool gebastelt, mit dem ich berührungslos feststellen kann, ob ein Schaltregler funktioniert. Dieses stelle ich später vor.

Ergänzung, um Fehlinterpretationen zu vermeiden:
Abweichend von obigem Text sei erwähnt, dass es auch seltene Designs gibt, die etwas anders arbeiten. Da wird nach Spannungszufuhr per Netzteil zunächst nichts weiter als ein linearer Spannungsregler (LDO) aktiv, der in der Regel 3,3V erzeugt. Die Schaltwandler für kräftigere 3,3V und 5V werden dann erst nach Betätigung des Einschalttasters aktiviert.
geringer Ausgangsleistung.
- Es ist halt leider so, dass manchmal bestimmte Dinge jahrelang wie in Stein gemeißelt erscheinen und plötzlich kommt dann doch ein Hersteller daher, der vom allgemein üblichen Schema abweicht.
Aber Ihr könnt in mindestens 95% aller Fälle davon ausgehen, dass direkt nach Spannungszufuhr zwei Schaltwandler aktiv werden, die 3,3V und 5V erzeugen.

Es ist noch erwähnenswert, dass am (unbetätigten) Einschalttaster immer eine Spannung messbar sein muss, gegenüber Masse. Meistens sind das eben genau diese (unabhägig vom Einschaltzustand) stets vorhandenen 3,3V, aber es gibt (selten!) auch Designs mit anderen Spannungen

Das andere Ende des Tasters führt übrigens immer(?) zum "EC" (Embedded Controller). Das ist ein besonders großflächiger, quadratischer, schwarzer IC ohne Kühlfläche. Ich schreibe in einem späteren Posting noch was dazu. Es sei hier lediglich erwähnt, dass der eine Anschluss des Tasters nicht unbedingt direkt an den EC führt, sondern eventuell liegt noch ein Widerstand dazwischen. In so einem Fall scheitert folglich der simple Durchgangstest per Multimeter, falls Ihr überprüfen wollt, ob das Signal vom Taster auch wirklich am EC ankommt.
Ich hoffe, ein mögliches Missverständnis mit dieser Ergänzung ausgeräumt zu haben!

Wer gerne mehr Informationen über die grundlegende Funktionsweise von Schaltreglern hätte:
- In folgendem Thread, ab dem verlinkten, vierten Posting, erkläre ich es hinreichend genau:

Clevo W670SRQ Kurzschluß


Wem das alles noch zu theoretisch sein sollte und lieber mal ein paar Oszillografen-Screenshots sehen möchte:
- Der Kollege "battery" hat kürzlich ein wirklich großartiges Datenblatt unten an sein dortiges Posting gehängt:
Posting von "battery": Lenovo Thinkpad E525 3,3V 5V Schaltregler

Das schicke Datenblatt: https://edv-dompteur.de/forum/index.php?…ttachmentID=199

- Darin findet Ihr reichlich Oszillogramme; dieser Baustein wurde vom Hersteller wirklich vorbildlich dokumentiert!

Bei der Messerei an Mainboards fällt auf, dass normale Messspitzen, wie sie Multimetern beiliegen, einfach absurd groß sind.
Es kommt einem vor, als würde man mit einem grob angespitzten Besenstiel auf der Platine herumstochern.

Darum hier ein Tipp, wie man mit wahrscheinlich vorhandenem Material, ohne viel Bastelei, ratzfatz eine sehr präzise Messspitze selbst bauen kann.
Schaut doch mal, ob Ihr einen Druckbleistift für 0,5mm Minen habt.
Wenn man unter der Druckkappe das Radiergummi heraus zieht, wird das Vorratsröhrchen für die Minen sichtbar.
Wenn dieses aus Metall besteht, statt aus Kunststoff, dann habt Ihr gewonnen!
Ein Bananenstecker vom Messgerät passt dort exakt hinein!

Man zerlege den Druckbleistift, durch Abschrauben der vorderen Kappe und ziehe das metallene Innenteil heraus.
Nun köpfe man eine Stecknadel und schiebe sie, anstelle der Graphitmine, hinein.

Hier im Bild, so ein zerlegter Stift, mit eingeschobener Nadel. Oben: Ein Stück gelber Schrumpfschlauch. Rechts: Ein Sicherheits-Bananenstecker mit äußerem Schutzrohr (der eigentliche Bananenstecker sitzt geschützt im Rohr).




Bild 2: Der Schrumpfschlauch wurde so über das Metallteil geschrumpft, dass links der Mechanismus zum Öffnen der Minenhalterung noch frei bleibt:




Bild 3: Das ganz linke Ende des Schrumpfschlauches wurde zunächst dezent eingefettet (aber nicht die herausragenden Metallteile!) und dann ein kurzes Stück Schrumpfschlauch dezent und nur ganz links über dem Metall zusammen geschrumpft.

Der Mechanismus lässt sich nun weiterhin betätigen, indem man links das kurze Stück Schrumpfschlauch etwas nach rechts schiebt. Es gleitet dabei über dem zuvor eingefetteten Bereich.




Die ganze Aktion dauert vielleicht drei Minuten.
Falls die Greiferklammer die Nadel nicht stark genug hält, so dass sie sich beim Messen ins Innere schiebt, so könnt Ihr von rechts her einen geeigneten Stopper hinein schieben.
Ein grob von Watte befreites und leicht gekürztes Wattestäbchen, in dessen zur Nadel zeigendes Ende Ihr eine kleine Kreuzschraube hinein dreht, tut den Trick.
Es lässt sich zur Not wieder heraus ziehen, sitzt dank dem Watterest ruckelfrei und wird nach Einstecken des Bananensteckers so fest fixiert, dass sich die Nadel nicht mehr ins Innere drücken kann, denn sie stößt dann gegen das Kreuzschräubchen.

Bekanntlich fließt bei Spannungsmessung nahezu kein Strom, weswegen ultimativ niederohmige Spitzen unnötig sind.
Die Anordnung ist aber ganz prima niederohmig, gibt sicheren Kontakt und eignet sich auch bestens für Durchgansprüfung.
Und die wundervoll spitze und harte Nadel durchstößt zuverlässig auch hartnäckige Kolophonium-Reste, die manche Lötstellen regelrecht umhüllen.


Noch ein Tipp, um mit der Messspitze nicht abzurutschen (Kurzschluss-Gefahr!):
Klebt über die Messstelle ein Stück Kapton-Klebeband und stecht mit der Nadel einfach hindurch!
Kapton ist wunderbar steif, kaum dehnbar und verhindert sehr zuverlässig den ungewollten Kontakt zu benachbarten Pins.
Der Kleber hinterlässt auch keine Rückstände und wegen Elektrostatik braucht man sich eigentlich keine ernsthaften Sorgen zu machen (bei Tesa hätte ich da aber eine ganz andere Meinung!).

Kapton-Klebeband verwendet man in der Elektronik, um hitzeempfindliche Bauteile zu schützen, beim Löten mit Heißluft.
Man erhält es bei eBay, aber oft finden sich auf Notebook-Mainboards ohnehin ein paar verwertbare Reststücke dieses bernsteinfarbenen Klebebandes.

In die gleiche Richtung geht eine ältere Erfindung von mir.
Speziell für meine häufigen Messungen an Atmel-AVR Controllern im TQFP-44 Package, wollte ich eine Messspitze haben, mit der man wirklich garantiert nicht abrutschen und somit einen Kurzschluss verursachen kann.

Meine Lösung:
Man nehme eine Nähnadel, spanne sie in einen Skalpelhalter und schleife sorgsam die Öse auf, so dass eine offene, zweizinkige Gabel entsteht:




Das seitliche Profil schleife man dann spitz:




Die fertige, gabelförmige Messspitze vor einem TQFP-44-Pin:




Durch leichtes Verdrehen verklemmt sich die "Gabel" regelrecht am Pin, so dass man die ganze Platine daran über den Tisch ziehen kann, so fest sitzt die Spitze!
Das zweidimensionale Bild täuscht übrigens, es besteht hier absolut keine Kurzschlussgefahr!




Selbst bei dem nun gezeigten, seitlich wirklich sehr schrägem Ansatz und tatteriger Hand gibt es noch immer ganz sicher keinen Kurzschluss, glaubt es mir! Ein dreidimensionales Bild würde es beweisen, aber damit kann ich leider nicht dienen.

Im letzten Bild zeigt der rote Pfeil auf einen einzelnen Pin, den ich bewusst mal durch sehr starkes Drehen, Ziehen und Ruckeln vom Pad abgeschert habe. Ich wollte einfach wissen, wie weit ich es treiben kann. Bei normaler Handhabung passiert das nicht, aber ich war bei diesem Test wirklich betont grob und bin mit der Kraftanwendung wissentlich bis zur Zerstörung gegangen.
Interessant noch: Man kann so einen Pin durch leichte Drehbewegung der Gabel auch ganz prima wieder richten!




Wenn man an einer bereits unter Spannung stehenden Platine messen möchte, deren Ausschaltung unerwünscht ist, dann empfiehlt es sich auch hier, etwas Kapton über den IC und seine Pins zu kleben, wie schon im vorigen Posting beschrieben.
Man kann dann wunderbar erspüren, wo der Pin unter dem Kapton sitzt und dann mit den im seitlichen Profil spitz geschliffenen Zinken beherzt durch das Kapton stoßen.
Das geht so gut, dass man quasi blind arbeiten kann, ohne Lesebrille und so.

Man kann die Pins wirklich ohne hinzuschauen ertasten und dabei zählen, wenn man mit der Spitze leicht über das Kapton streicht. Dann die Nadel gerade halten und zustechen. Es gibt garantiert keinen Kurzschluss, weder beim Zustechen, noch beim Bewegen der Messspitze.

Nähnadeln gibt es in allen möglichen Größen, die hier gezeigte ist optimal für TQFP-44.
Für noch feinere IC-Abstände braucht man natürlich feinere Nadeln.

Das Schleifen der Nadelösen geht übrigens überraschend einfach!
Wie zuvor beschrieben, die Nadel zunächst in einen Skalpelhalter einspannen.
Die Öse in schrägem Winkel auf ein Blatt feines Sandpapier drücken und dieses dann wegziehen, in jener Richtung, in die die Nadelöse weist.
Schon nach wenigen Wiederholungen ist der Steg weg. Für ein seitlich betrachtet mittig spitzes Profil, wie im zweiten Bild gezeigt, einfach den Skalpelhalter um 180 Grad rotieren, unter Beibehaltung des Andruckwinkels; dann wieder das Sandpapier weg ziehen.
Das so entstehende, spitze Profil durchstößt mühelos Kapton und Kolophonium-Reste.

Die Doppelspitze eignet sich auch prima zum Messen an Kerkos, indem man die beiden Zinken etwas schräg gehalten an einer Kante des Bauteils ansetzt.



Auch für die Verarbeitung von Fädeldraht ein großartiges Tool!
Nicht nur als Messspitze, sondern auch zum Bändigen sehr feiner Kupferdrähte, wie beispielsweise Fädeldraht, leistet diese zweizinkige Gabel wirklich großartige Dienste!
Man kann nicht nur den Draht präzise zwischen den Zinken führen und/oder zum Verlöten an einer Stelle fixieren, sondern man kann, durch Rotation um 90 Grad, auch präzise, rechtwinklige Knicke realisieren.

Muss man ausprobiert haben, es ist ein wirklich ganz heißer Tipp, Ihr werdet es lieben!


Wer sich diese Messspitze jetzt patentieren lässt, der denke bitte daran, dass der Tipp von mir stammt, nachdem die erste Millon auf dem Konto eingegangen ist!

Ich versprach in einem früheren Posting, mal ein simples Tool vorzustellen, mit dem man berührungslos einen Schaltwandler grob testen kann.

Das hier ist wirklich die ultimativ einfachste Version, bestehend aus Schrott-Teilen von einem alten Mainboard.
Die Idee:
Ein Schaltwandler arbeitet entweder, oder eben nicht - es gibt nichts dazwischen!
Die Wandler-ICs im Notebook sind so hochgezüchtet und mit zahlreichen Schutzfunktinen ausgestattet, dass sie gnadenlos abschalten, wenn ein Parameter aus der Reihe des Erlaubten tanzt.

Wenn so ein Wandler arbeitet, dann wird seine Induktivität rhythmisch bestromt.
Das erzeugt darin ein rhythmisches, magnetisches Streufeld, das man mit einer anderen Induktivität berührungslos einfangen kann.
Vorteil: Man muss nicht erst die Lesebrille aufsetzen und mit dem Messgerät in der Schaltung herum stochern, sondern wir können berührungslos - und somit ohne Kurzschlussgefahr - eine schnelle Erstdiagnose machen.

Auf praktisch jedem Notebook-Mainboard findet sich eine relativ kleine Induktivität, mit der Beschriftung 3R3.
Das sind 3,3μH.

Wir benötigen:

1. Die erwähnte Induktivität, mit mindestens 3,3μH (mehr wäre besser).
   
2. Eine LED, mit möglichst geringer Flussspannung. Rot ist zumeist geeignet.
3. Einen keramischen Kondensator von 10 Nanofarad (Edit vom 29 April 2020).
   
4. Eine Schottky-Diode.
5. Etwas 2-Komponenten-Kleber, zur mechanischen Stabilisierung und gerne ein Stück Schrumpfschlauch.

Fertigung:
Ein Schaltplan dürfte überflüssig sein, wir löten die Bauteile wie folgt zusammen:

• An einen der Spulenanschlüsse wird der Kerko gelötet.
• Ans andere Ende des Kerkos und den zweiten Spulenanschluss kommt die LED (Polarität egal!).
  
• Antiparallel zur LED wird die Schottky-Diode gelötet.
  "Antiparallel" bedeutet, dass die Anode der LED mit der Kathode der Diode zusammengelötet wird und die Kathode der LED mit der Anode der Diode.

Weil keramische Kondensatoren sehr bruchgefährdet sind, und zur Isolierung der Spulenanschlüsse, ummanteln wir alles mit Epoxidkleber, schrumpen noch ein Stück Schrumpfschlauch über die LED-Beinchen und umhüllen unten ein zweites Mal alles mit Epoxid:




Das Ergebnis ist stabil, gut handhabbar und vollisoliert; es kann unmöglich einen Kurzschluss verursachen.
Man stellt den fertigen Indikator einfach auf eine zu testende Schaltwandlerspule:




Wie man sieht, leuchtet die LED bei den kraftvoll stromdurchflossenen Wandlerspulen hell auf.
Deutlich dunkler, aber noch immer gut sichtbar, leuchtet sie auf den "zarteren" Wandlerspulen, die die 3,3V und 5V erzeugen:




Hätte unsere kleine Spule eine höhere Induktivität, als 3,3μH, dann könnte man sich den Kerko und die Schottky-Diode auch schenken und einfach zwei LEDs antiparallel zusammen schalten.
Aber bei nur 3,3μF wird eine reichlich niedrige Wechselspannung erzeugt, die nur mit Mühe 2V Spitze-Spitze erzeugt, also 1V pro Flussrichtung - zu wenig, um eine LED zu betreiben!
Darum erhöhen wir die Spannung mit Trick 17:
Bei der einen Halbwelle lädt die Schottky-Diode den Kondensator, wobei etwa 0,3V Flussspannung verloren gehen.
Bei der anderen Halbwelle liegen der nun mit rund 0,7V geladene Kondensator und die Spule, mit ihren rund 1V in Reihe, so dass für die LED 1,7V zur Verfügung stehen, was so gerade eben reicht.
(Der wahre Ablauf ist eigentlich etwas komplizierter, aber das soll uns nicht interessieren.)

Wie gesagt: Eine Spule mit einer etwas höheren Windungszahl wäre wünschenswert, aber wenn wir uns das Tool aus Elektroschrott basteln wollen, müssen wir halt nehmen, was auf Mainboards verbaut ist.

Zugegeben: Zum Testen der 5V und 3,3V Wandler, wenn diese praktisch im Leerlauf arbeiten (also mit sehr schmalen Pulsen und breiten Pausen), ist dieses simple Tool etwas dürftig.
Man kann die Empfindlichkeit noch drastisch erhöhen, indem man dem Tester eine Knopfzelle spendiert, zum Betreiben der LED, sowie einen Transistor, dessen Basis dann von der 3,3μH Induktivität bedient wird.
Zusätzlich bietet es sich an, noch eine Maßnahme zu ergreifen, die dafür sorgt, dass der Transistor etwas länger durchsteuert, denn obwohl das Streufeld dick ausreichen würde, den Transistor durchzusteuern, so sorgt halt das schmale Puls-Pausen-Verhältnis des zu testenden Wandlers (wenn dieser quasi im Leerlauf arbeitet) für eine reichlich düstere LED.

Ich habe in der Vergangenheit schon eine Vielzahl verbesserter Indikatoren gebaut, die auch bei einigem Abstand und durch ein Gehäuse hindurch noch funktionieren. Aber diese Schaltung hier, habe ich wegen ihrer Simplizität & Eleganz wirklich lieb! Denn das kleine Teil (das sich sogar noch viel kompakter bauen ließe) benötigt keine Batterie und besteht rein aus Elektroschrott, der binnen weniger Minuten in ein nützliches und verblüffendes Test"gerät" verwandelt wird!

Zwar wird man später meistens doch noch zum Multimeter, oder Oszi greifen, aber für manche Erstdiagnose taugt es durchaus!
So weiß man, wenn auf dem Board ein Wandler schwingt, dass im 19V-Pfad kein Kurzschluss vorliegt und dass die Eingangs-MOSFETs in Ordnung sind.
Der Indikator taugt aber auch dazu, Wackelkontakte an der Buchse, oder dem 19V-Stecker aufzuspüren. Denn die LED erlischt sofort, wenn beim Ruckeln am Stecker kurz der Kontakt futsch ist. Man kann also satt mit beiden Händen am Stecker ruckeln und am 19V-Kabel herumbiegen, ohne zugleich ein Messgerät notdürftig kontaktieren zu müssen.
Auch wenn ein Wandler "pumpt" also ständig startet, sich abschaltet, neu startet ... fällt es direkt ins Auge.
- Wirklich nützlich, das kleine Ding!


Und noch ein Tipp:
Baut nicht nur einen davon, sondern gleich mehrere. Dann könnt Ihr auf jede Wandlerspule des Mainboards so einen Indikator setzen und kriegt es direkt mit, wenn einer davon "zickt".

Im Einschaltvorgang werden die einzelnen Wandler auf dem Board übrigens typischerweise nacheinander, binnen etwa 20ms aktiviert.
Das ist leider arg schnell, um mit bloßem Auge einem Problem des Startvorgangs auf die Schliche zu kommen. Dennoch ist es ein klares Zeichen für ein hinter einem der Schaltregler sitzendes Problem, wenn die Indikator-LEDs kurz aufblitzen (und die Wandler dann wieder abschalten).
Natürlich könnte man noch eine keine, zweipolige Buchse mit einarbeiten, an die man dann vorzugsweise einen Logic-Analyzer, oder zur Not ein Mehrkanal-Oszi anschließen kann, um somit die exakte Aktivierungsreihenfolge der einzelnen Wandler zu erfahren.
Der in dieser Reihenfolge zuletzt aktivierte Wandler dürfte dann derjenige sein, wo das Problem zu suchen ist.


Edit vom 26.04.'18: Inzwischen habe ich bessere Versionen vorgestellt:
Indikatoren - der ultimative Thread!

Mit dem weiter oben vorgestellten Indikator, insbesondere der verbesserten Version, lassen sich alle Schaltwandler auf dem Mainboard grob (aber zumeist hinreichend) auf Funktion testen.
Selbst bei ausgeschaltetem Mainboard leuchtet der Indikator (zumeist) auf zwei Wandlerspulen: Denen für die Erzeugung von 3,3V und 5V.
Die übrigen Wandler werden erst nach dem Einschalten des Gerätes aktiviert. Dann würde der Indikator also auf jeder Spule leuchten ... bis auf einer: Der für das Laden des Akkus.

- Jener Schaltwandler, der für das Laden des Akkus zuständig ist, wird nur dann aktiv, wenn überhaupt ein (intakter) Akku angeschlossen ist, der darüber hinaus auch noch ladebedürftig sein muss.


Wie kann man nun schnell und unkompliziert den für das Laden verantwortlichenSchaltwandler testen, wenn der Akku ...
a) nicht vorhanden ist
b) defekt ist
c) bereits voll geladenen ist



Einfacher Trick:
Man stelle den selbstgebastelten LED-Indikator auf die Schaltwandlerspule des Ladereglers.
Den Akku lasse man einfach weg, nehme statt dessen einen Widerstand (4k7 ist gut) und schließe eines seiner Beinchen per Kroko-Klemme an Masse des Mainboards an.
Mit dem anderen Beinchen berühre man nacheinander die einzelnen Anschlüsse des Akku-Steckers auf dem Mainboard.
Bei Berührung des richtigen Anschlusses wird der Schaltwandler kurz aktiviert und unser Selfmade-Indikator wird aufleuchten!
(Klappt leider nicht bei jedem Gerät, aber den Versuch ist es wert ...)


Erklärung:
Die meisten Akkus kommunizieren mit dem Mainboard per I2C-Bus - bzw. der sich zwar anders nennenden, aber elektrisch effektiv identischen Variante namens SMBus.
Wenn wir nun per Widerstand das Signal SDA auf Masse ziehen, dann gaukelt das der Ladeschaltung das Vorhandensein eines Akkus vor. Doch weil das Mainboard die reguläre Akkuspannung nicht detektiert, fühlt es sich mitleidserregt umgehend zum Laden des vermeintlich beklagenswert leeren Akkus animiert ... bis es die Verkasperung durchschaut und beleidigt wieder aufgibt.

Aber - ätschbäätsch- bis dahin hat unser Indikator ja bereits kurz aufgeleuchtet!
Mit dem Multimeter hätten wir gar nicht schnell genug agieren können; ein klares Plus für unseren guten Indikator!




Erklärung:
Das Ohmmeter legt eine sehr geringe Spannung (ca. 0,2V) hochohmig an die Messleitungen, wobei an der roten Leitung das positive Potenzial anliegt. Dieses Potenzial verbinden wir mit der Mainboard-Masse.
Wenn wir nun mit der schwarzen, bzw. blauen Messspitze die einzelnen Kontakte des Steckers berühren, so ziehen wir dadurch (theoretisch) das SDA-Signal um 0,2V tiefer als Masse - jedoch hochohmig.
Dabei passiert auch nichts böses, auch an den anderen Kontakten nicht. Denn unser Multimeter ist im Ohm-Messbereich hochohmig genug, dass weder das Multimeter, noch auf dem Mainboard etwas kaputt gehen wird.
Und die winzige Abweichung um etwa 0,2V vom exakten Masse-Potenzial juckt weder den IC, der am SDA-Signal Lauscht, noch sonst irgend watt, das mit dem Akku-Stecker verbunden ist.

Wenn Ihr aber die beiden Messleitungen vertauscht wird das nicht funktionieren, denn dann würdet Ihr die rund 0,2V positiv an den Steckerkontakt anlegen.
Nun ist bei I2C definiert, dass ein Pegel erst unterhalb von 0,3*VDD als "Low" gewertet wird. Bei einer VDD von 3,3V wären das also 0,3*3,3V = 0,99V. Da wären wir mit unseren 0,2V zwar deutlich drunter drunter, so dass es reichen sollte, ein "Low" vorzugaukeln, aber dummerweise ist der I2C-Bus irgendwo mit Pull-up-Widerständen versehen, weswegen wir das künstlich angelegte Signal auch ausreichend kräftig herunter ziehen müssen, damit es wunschgemäß als "Low-Signal" interpretiert wird. Das gelingt nur, indem wir ausdrücklich die rote Leitung des Multimeters mit Masse verbinden und die andere Messspitze an den korrekten Kontakt des Ladesteckers halten.

Und noch ein drittes Mal sei es erwähnt: Dieser ungemein elegante Schnelltest klappt leider nicht bei jedem Gerät ...
Doch dort, wo er klappt, hilft er natürlich beträchtlich weiter. Denn wenn dabei der Indikator aufblitzt, im Normalbetrieb des Notebooks der Akku jedoch nicht geladen wird, dann ist es fast 100%ig sicher kein Hardwareproblem des Mainboards. Wahrscheinlichste Ursache ist dann, dass schlicht der Akku im Eimer ist.

Etwas betreten stelle ich gerade fest, dass ich ausgerechnet in diesem Thread noch nie meine Videos zum Thema verlinkt hatte ...

Nun ja, wie dem auch sei - heute habe ich mich endlich erbarmt, den dritten Teil der Videoreihe zur kontaktlosen Fehlerdiagnose hochzuladen:
https://www.youtube.com/watch?v=hXWMyAWLLok

Die anderen Teile findet Ihr dann auf eigene Faust in meinem Kanal - Ihr seid ja schon groß!


Zu dem neuen Video:
Die Aufnahme schlummert nun schon seit einem Jahr auf meiner Platte. Eigentlich war es mir nicht gut genug, insbesondere wollte ich noch weitere Informationen einbauen, aber meine alte Videoschnitt-Software hatte sich damals beim Zusammenfügen der Clips immer und immer wieder aufgehängt.
Inzwischen verwende ich eine andere Software, aber mir fehlt nach so langer Abstinenz echt die Muße, die vielen Einzelaufnahmen noch einmal durchzugehen und alles stimmig zusammen zu setzen. So nahm ich nun kurzerhand einfach nur den längsten Clip, ohne noch daran herum zu schnibbeln.

Es war einfach notwendig, endlich mal die im letzten Video angekündigte Fortsetzung zu bringen, weil ich in 2-3 Tagen ein Video zu einem ganz anderen Thema hochladen will; da sollte das angefangene Thema endlich mal "abgeschlossen" wirken.

Eine Anmerkung noch, zu meinen Erläuterungen im Video:
Die Aussage, dass der Schaltregler-IC wohl kaputt ist, wenn nichtmal seine internen LDOs arbeiten, ist natürlich mit gesunder Vorsicht zu genießen. Immerhin könnte auch ein externer Kurzschluss auf den LDO-Rails vorliegen.
Typischerweise betrifft das den Embedded Controller, der am 3,3V LDO hängt. ECs nippeln gerne mal mit internem Kurzschluss ab.
Es sollte selbstverständlich sein, dass man in solchen Fällen, wenn eine definitiv erwartete Spannung fehlt, einen Kurzschlusstest auf der betroffenen Rail macht.
Ebenfalls sollte der Fehlersuche stets eine gründliche, optische Kontrolle beider Seiten des Mainboards vorangehen. Heftig defekte Embedded Controller verraten sich oftmals (wenn auch nicht immer) durch sichtbare Schäden.

Und noch eine Anmerkung zum Aufblitzen der Indikatoren:
Ob ein Indikator tatsächlich schon von einem einzigen Strompuls aufblitzt, ist sehr von seiner Bauart abhängig.
Bei jenen Indikatoren, die noch die Spannungsverdopplerschaltung aus Schottky-Diode und Kondensator beinhalten, ist eher nicht davon auszugehen, dass schon ein einzelner Strompuls ausreicht, um die LED zum Aufblitzen zu bringen.
Es gibt leider nicht den einen Indikator, der in 100% aller Fälle stets unfehlbare Resultate bringt. Die Art der verwendeten Spule hat besonders starken Einfluss auf solche Details (nicht nur der bloße Induktivitätswert, sondern auch das verwendetete Kernmaterial! Die Bauform ebenfalls), aber bezüglich der Sensitivität gegenüber betont kurzen Strompulsen, eben auch die optionale Spannungsverdopplerschaltung.


Und ein wichtiger Tipp zu dem "Tapir", aus dem vorherigen Video, also dem zweiten Teil der Reihe:
Die Störgeräusche reduzieren sich gewaltig, wenn man Masse des Tapirs mit der Mainboard-Masse verbindet!
Es empfiehlt sich, dazu eine Leitung mit einer Krokoklemme außen an die Chinchbuchse des Tapirs zu löten.

Noch ein Tipp zum Tapir:
In Verbindung mit einem Signalgenerator (Empfehlung: 2 kHz Sinus) erhält man einen berührungslosen "Durchgangsprüfer" (Signalverfolger), mit dem man in vielen Fällen, wo ein normaler Durchgangsprüfer versagt, ziemlich ruckzuck das andere Ende eines Signals aufspüren kann!
- Klappt nicht immer, aber probiert mal etwas herum! Mir hat es schon mehrfach prima geholfen, wenn ich mal weder Schaltplan noch BoardView auftreiben konnte und mit einer schwierigen Fehlersuche konfrontiert war.
Dass die Amplitude des Sinussignals so gering sein sollte, dass auf dem Mainboard nichts kaputt gehen kann (auch möglichst noch einen Widerstand in Reihe schalten!), muss ich doch sicher nicht erwähnen, oder?

Der Tapir ist "ziemlich große Klasse", aber nicht perfekt. Ich habe früher vergleichbare Schaltungen mit einem oder zwei Potis gebaut, mit denen man noch Einfluss auf die Empfindlichkeit nehmen konnte. Der Tapir von Elektor hat keine Potis, sondern nur eine feste Verstärkung, die aber recht breitbandig praxistauglich ist.
Für die Anwendung als Signalverfolger, in Verbindung mit einem eingespeisten Sinus-Signal, wäre es aber wünschenswert, die Verstärkung des "Empfängers" noch höher aufreißen zu können, um mit der Amplitude des Sinussignals so tief bleiben zu können, dass garantiert noch keine Diode auf dem Mainboard leitet.
Das wird mit dem Tapir etwas schwierig, da mag man gezwungen sein, die Amplitude höher zu drehen. Dann sollte aber ein Strombegrenzungswiderstand in Reihe, damit der Signalgenerator unter keinen Umständen auf dem Mainboard etwas killen kann.

Es ist kaum möglich, ein erschöpfendes Video zu all diesen Dingen zu machen, insbesondere wenn der Anwender solcher Gerätschaften unter chronischer Mitdenk-Allergie leidet und alles haarklein vorgekaut haben muss. Ich kann nur dazu ermuntern, mit solchen Teilen mal ausgiebig selbst herum zu experimentieren! Man braucht etwas Übung, um echten Nutzen daraus zu ziehen.
Nach einiger Zeit entdeckt man ganz von selbst, dass so ein Teil eine echt kostbare Ergänzung zu einem Oszi ist!
Ein Oszi ist für den Sehsinn. Ein Tapir ist für den Hörsinn. Versucht mal, Euch Musik am Oszi anzuschauen, dann ahnt Ihr, was ich meine.

Hier mal ein interessanter Fall aus meiner Werkstatt, mit prima Lehr-Charakter, weswegen ich den Fall direkt hier im Schnellkurs-Thread vorstelle.

An diesem Gerät habe ich deprimierende rund 30 Stunden gehockt!
Größtenteils aus Dummheit; teils weil ich mich verguckt hatte; teils wegen einer blöden Eigenschaft meines Labornetzteils; schließlich aber auch wegen eines Wackelkontakts, bewegte ich mich bei der Fehlersuche lange Zeit im Kreis um die wahre Problemstelle herum, ohne dass bei mir der Groschen gefallen wäre, was eigentlich los war. Frust!
Ein paar Stunden gingen aber auch für die Recherche nach Schaltplan und BIOS drauf.
An dieser Stelle herzlichen Dank an SleepyGTI, der mir schließlich ein mundfertiges, per Programmiergerät direkt brennbares BIOS besorgte!

Ich kürze die Geschichte mal ab und beginne an jenem Zeitpunkt, als ich bereits dachte, ich hätte schon alles repariert und das neue BIOS war auch schon gebrannt.
Das Mainboard startete jedoch noch immer nicht.

Gerät: Acer Aspire V3-771G.
Mainboardname nicht recht Suchmaschinen-kompatibel: VA70/VG70


Am Labornetzteil betrieben, floss kein nennenswerter Strom ins MB hinein und die am Shunt per Oszi gemessenen Strompeaks waren deutlich im grünen Bereich, also keinerlei Hinweis auf einen Kurzschluss.

Die Spannung am Stromeingang auf dem Mainboard betrug ordnungsgemäß stabil 19V. Keine Auffälligkeit im Oszi zu sehen.


Die Spannung hinter der Eingangsstufe, an der System-Rail, gemessen am Shunt, betrug ebenfalls 19V. Sie war dort allerdings nicht ganz sauber, was mir zwar auffiel, aber ich hielt die kleinen Spannungseinbrüche (paar hundert Millivolt) irrtümlich für tolerierbar - das war mein erster Fehler!
Denn wegen der "zufriedenstellenden" Spannung an der System-Rail sparte ich mir leider die Messung zwischen den beiden Eingangs-MOSFETs.
Hätte ich das Oszi mal zwischen den beiden MOSFETs angesetzt, dann wäre mir sofort aufgefallen, dass die Spannung dort sogar ganz heftig pulsiert! Das hätte mich schneller auf die wahre Fährte gebracht und mir viele viele Stunden Arbeit erspart!

Jedenfalls befand ich die 19V für gut und stellte routinemäßig meine berühmten Indikatoren auf die Schaltwandler-Spulen. Der 3,3V-Wandler "tickte" - dort blitzte die Indikator-LED mehrere Male pro Sekunde kurz auf.


Meistens ist die Ursache für so ein Verhalten ein Kurzschluss auf der 3,3V-Rail. Nur gab es hier keinen Kurzschluss. Auch die Wandler-MOSFETs waren OK und wie erwähnt war der Stromfluss ins Mainboard minimal gering.
Ich vermutete daher einen Defekt des 3,3V-Schaltwandlers und tauschte den ohne viel Federlesens aus. Wohl überflüssigerweise ...
Jedenfalls änderte sich mit neuem Chip nichts.

Nach viel Kopfgekratze fiel mir irgendwann auf, dass an der für die Akkuladung zuständigen Spule leicht dreckige 19V zu messen waren. Nämlich genau jene leicht dreckigen 19V, wie an der System-Rail.


Der neue Verdächtige war nun also der Upper-MOSFET des Schaltwandlers für die Akku-Ladung.
Und irgendwie fiel ich hier bei der Messung auch noch auf die ungewöhnliche Pinbelegung dieses exotischen und betont winzigen (2x2mm!) MOSFETS herein, den ich aufgrund falsch gewählter Messpunkte irrtümlich für tatsächlich defekt hielt.


Doch ich irrte mich erneut ... selbst als ich beide MOSFETs und sogar die Spule ausgelötet hatte, änderte sich nichts!

Ich zeige hier schon mal den wahren Übeltäter:


Das im obigen Bild ist jener MOSFET, der sonst die Ausgangsspannung des Akkus auf die System-Rail schaltet, wenn das Notebook nicht per Netzteil betrieben wird.
Dieser MOSFET hatte einen internen Kurzschluss!

Im folgenden Bild, aus dem Datenblatt des Ladecontrollers TPS51225C, sieht man die prinzipielle Eingangsschaltung (einen Schaltplan für das Mainboard hatte ich nicht):



Was war nun also geschehen?
Die stark pulsierenden 19V zwischen den beiden Eingangs-MOSFETs hatte ich ja zunächst übersehen, bzw. dort aus Faulheit gar nicht erst gemessen. Ich ging daher irrtümlich davon aus, dass die eigentlich relevante Spannung an der System-Rail OK ist, denn die sah ja im Oszi relativ gut aus.
Aber tatsächlich machten die Eingangs-MOSFETs mehrere Male pro Sekunde "dicht" und wieder "auf".
Auf der System-Rail machte sich dieses Pulsieren kaum bemerkbar, denn dort puffern ja etliche Kondensatoren die Spannung hinreichend gut, solange der Stromfluss gering ist. Und der war gering!

Und natürlich kam ich Dussel lange Zeit nicht auf die gute Idee, mir mal das (im Bild violett umkreiste) Signal "ACOK" anzusehen, mit dem der Ladecontroller dem "Host" (Embedded Controller) meldet, ob die Spannungsversorgung OK ist.
- Sie war nicht OK!
ACOK pulsierte mehrfach pro Sekunde.
Warum pulsierte dieses Signal?
- Weil der Ladecontroller sich mehrmals pro Sekunde veranlasst sah, die beiden Eingangs-MOSFETs abzuwürgen.

Warum aber, tat der Ladecontroller derlei Tadelhaftes?
- Nun, den Grund dafür findet man im Datenblatt des Ladecontrollers (BQ24725):


BINGO!
Wie man dort sieht, wird ACOK nur dann high, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind.
Eine dieser Bedingungen ist die, dass VCC um mindestens 275mV größer sein muss, als die Spannung am Pin SRN.
SRN ist im vorherigen Bild der IC-Pin ganz rechts unten. Und der ist mit dem Shunt hinter der Ladespule verbunden, bzw. (und das ist relevant!) mit dem "BATFET" Q5. Also mit jenem MOSFET, der niederohmig defekt war (was ich aber lange Zeit nicht wusste).

Weil Q5 also einen internen Kurzschluss hatte, lagen am Pin SRN nun genau jene leicht dreckigen 19V, die auch an der System-Rail anlagen.
Damit war für den Ladecontroller VCC eben nicht größer als die Spannjung an SRN, denn die Spannungen waren, wegen dem niederohmig defekten MOSFET, ja effektiv gleich!
Folglich hat der Ladecontroller irrtümlich einen übervollen Akku detektiert (obwohl der Akku gar nicht angeschlossen war) und in Panik die beiden Eingangs-MOSFETs dicht gemacht.
Naja, und außerdem hat er halt noch ACOK auf Low gezogen, was ich natürlich bemerkt hätte, hätte ich nicht ausgerechnet diese Messung ausgelassen ...

Dieses periodische Durchsteuern/Schließen der Eingangs-MOSFETs sorgte also für das Pulsieren der 19V.
Denn jeweils mit gesperrten Eingangs-MOSFETs sank die Spannung an der System-Rail und somit auch am Pin SRN.
Sobald die Spannung an SRN mindestens 275mV unter VCC des Ladecontrollers sank, setzte der Ladecontroller das Signal ACOK wieder (kurz) auf High und steuerte die beiden Eingangs-MOSFETs wieder durch ... womit ein neuer Zyklus begann. Immer und immer wieder!
Und das ließ auch die LED meines Indikators auf der 3,3V-Spule blinken.



Aber halt, die Spannung an der System-Rail war doch "fast OK"! Wieso blinkte dann der Indikator?
- Nun, weil jedes Mal, wenn ACOK wieder auf Low ging, der Embedded Controller dem dualen Schaltwandler für 3,3V und 5V die Enable-Signale entzog!
ACOK pulsierte, folglich wurde der 3,3V-Wandler periodisch gestartet und gestoppt.


Die gesamte Geschichte habe ich wie erwähnt etwas abgekürzt, Ihr müsst ja nicht in voller Breite erfahren, wie dumm ich mich angestellt hatte und wieso mir zu allem Überfluss auch noch mein Labornetzteil mit in die Suppe gespuckt hatte; zusätzlich noch garniert mit einem Wackelkontakt am 19V-Stecker.


Die eigentliche Moral von der Geschicht':

1. Man spare bei sonderbaren Fehlern die Messung zwischen den beiden Eingangs-MOSFETs nicht aus! Da müssen stabile 19V anliegen!
2. Man überprüfe bei sonderbaren Fehlern auch, ob der Ladecontroller ordnungsgemäß ein dauerhaftes ACOK meldet!

Und noch ein Hinweis, nur für den kleinen Kreis der Eingeweihten:
Testimedes hätte den defekten BATFET sofort und ganz unfehlbar diagnostiziert, ohne dass man überhaupt das Notebook hätte aufschrauben müssen!
Ich hätte hier rund 29 Stunden Arbeit sparen können, hätte ich den Testimedes mal fertig entwickelt, statt ihn so irre lange im Zustand einer Dauer-Baustelle zu belassen.
Gnaaa!