HP Victus 16: avería del sensor de efecto Hall y solución
Buğra Güngöz
EEE
Uso: se puede citar siempre que se indique la fuente; no se permite el uso comercial. Si tienes preguntas u opiniones, puedes escribirme a gungozb@gmail.com.
ADVERTENCIA: Las modificaciones de hardware de esta documentación requieren habilidades de soldadura a nivel SMD, capacidad para leer esquemas y conocimientos de medidas eléctricas. La responsabilidad de cualquier daño en el hardware, pérdida de datos o lesión que pueda producirse al aplicar la información aquí presentada recae por completo en cada persona. Cualquier intervención física anula la garantía del fabricante. Durante todas las operaciones, el equipo debe estar obligatoriamente sin alimentación y el conector de la batería desconectado. Como los encapsulados SMD son muy pequeños y la zona de trabajo en la placa es estrecha, hay que tener muchísimo cuidado para no dañar otros componentes. Las medidas de tensión con el equipo alimentado que se mencionan en esta guía son la única excepción y deben hacerse con las precauciones indicadas en esos pasos.
¡NO ACEPTO NINGUNA RESPONSABILIDAD POR LAS CONSECUENCIAS DE CUALQUIER OPERACIÓN REALIZADA INCORRECTAMENTE!
Esta versión es una traducción. La versión de referencia es el original en inglés.
Antes de empezar: aviso de responsabilidad
No soy técnico de reparación, soy estudiante de ingeniería eléctrica y electrónica. Lo que se explica en esta guía se basa en información que he recopilado en internet, en mi interpretación de las hojas de datos, en mis propias conclusiones y en los trabajos y medidas que he realizado personalmente en mi propio equipo; no hay garantía de que dé el mismo resultado en todos los equipos.
Todas las medidas y operaciones de esta guía se realizan bajo tu propia responsabilidad. Presta especial atención a lo siguiente:
- Antes de soldar o desmontar, desconecta el cargador, asegúrate de que el equipo no tenga alimentación y desconecta el conector de la batería.
- En las medidas con el equipo alimentado, si la punta de la sonda resbala puede cortocircuitar pines vecinos y dañar el hardware; usa puntas finas y mantenlas firmes sobre las almohadillas.
- Al usar aire caliente, protege con cinta Kapton los pequeños condensadores cercanos al sensor y conectores como JIR2.
- Toma precauciones contra la descarga electrostática (ESD) al trabajar en la placa.
- Si has desmontado el disipador, renueva la pasta térmica y aprieta los tornillos en el orden indicado.
- Si no estás seguro de algún paso, detente y pide ayuda a alguien con experiencia.
En resumen
- Síntoma
- La retroiluminación de la pantalla y del teclado se apaga o parpadea al azar, sobre todo con carga térmica alta; el sistema se comporta como si la tapa estuviera cerrada.
- Causa
- El fusible FU6 de la alimentación de 3,3 V del sensor Hall se degrada con el calor y su resistencia aumenta; además, el sensor Toshiba TCS40DLR (LA8) original solo está especificado hasta 85 °C.
- Solución
- Sustituir el sensor por un Allegro A1126 y puentear FU6 (o montar un fusible nuevo). Hacer solo una de las dos cosas no es suficiente.
- Nivel
- Avanzado: soldadura SMD, lectura de esquemas y medidas con multímetro. Hay que desmontar la placa base y el disipador.
1. Introducción
Este artículo recoge el análisis y el método de reparación de la avería del sensor de efecto Hall, que se observa sobre todo con carga térmica alta en los portátiles de la serie HP Victus 16 (en especial las variantes s0 y r0) y que presenta síntomas típicos como apagados repentinos, pantalla negra, bloqueos de hardware y parpadeo de la pantalla. La causa raíz de la avería es que el sensor de efecto Hall original es en realidad térmicamente incompatible con el diseño, y que un fusible situado en la línea de alimentación se degrada por el calor debido a un diseño térmico deficiente. Los motivos por los que el sensor original se vuelve térmicamente inestable debido a este diseño se explican en las secciones siguientes. El problema se produce cuando el chip EC, activado erróneamente por culpa del sensor de efecto Hall, da por cerrada la tapa y apaga la retroiluminación del teclado y de la pantalla. Como el circuito del sensor, inestable bajo estrés térmico, activa constantemente el EC por error, la retroiluminación de la pantalla y del teclado se enciende y se apaga a intervalos aleatorios o parpadea.
Las fuentes utilizadas en esta documentación se encuentran en la bibliografía al final del documento. En esas fuentes se mencionan dos métodos principales de solución; esta documentación se centra en aplicar ambos a la vez y explica en las siguientes secciones por qué los dos son necesarios. He aplicado personalmente en mi propio ordenador todo lo que se explica aquí; no ha pasado mucho tiempo desde la reparación, pero ya no tengo ningún problema. He sometido el ordenador a pruebas de estrés térmico durante mucho tiempo y todo funciona con normalidad; puedo decir que el problema está resuelto.
2. Diagnóstico
Si la retroiluminación del teclado está apagada, encenderla ayuda a observar mejor el problema y a darse cuenta de que no se trata solo de la pantalla. Por desgracia, no existe una solución por software. Eliminé por completo con DDU los controladores de la tarjeta gráfica integrada y de la dedicada y los reinstalé desde cero, actualicé la BIOS y, aparte de esto, no creo que exista una solución de software de nivel superior, así que no merece la pena perder el tiempo reinstalando el sistema. Nada de esto funcionó. El problema continúa aunque en las opciones de energía de Windows se elija «No hacer nada» al cerrar la tapa. Como a pesar de todos estos intentos seguía teniendo síntomas como el parpadeo de la pantalla y el encendido y apagado de la retroiluminación de la pantalla y del teclado, me convencí de que el problema era una avería del sensor de efecto Hall.
La causa principal de la avería es la degradación térmica y la inestabilidad térmica. Sin embargo, este estrés térmico no afecta solo al sensor de efecto Hall: también daña un fusible de la línea de alimentación del sensor, que se degrada térmicamente y presenta una resistencia mayor. El sensor original es un Toshiba TCS40DLR con el código LA8; abajo se muestran los datos de su hoja de datos sobre las condiciones de funcionamiento.
La temperatura máxima de funcionamiento es muy limitada para un portátil gaming. De hecho, Toshiba incluyó una nota sobre esta cuestión en la hoja de datos:
En consecuencia, sea cual sea la modificación de hardware que se haga, este sensor no es una elección adecuada para el diseño de este portátil; es imprescindible sustituirlo por otro sensor con mayor resistencia a la temperatura. El puenteo del fusible de la línea de alimentación del sensor, del que hablaré enseguida, no bastará por sí solo; al cabo de un tiempo, el sensor original volverá a funcionar de forma inestable por el estrés térmico.
3. Solución
El sensor de efecto Hall no es la única fuente del problema; como mencioné antes, el deterioro de un fusible de su línea de alimentación también es una causa. Este deterioro no aparece como un circuito abierto, igual que en una avería clásica de fusible, sino como un aumento de resistencia tras la degradación térmica, lo que provoca inestabilidad en la línea de alimentación. Para saber si este fusible está realmente dañado, se puede hacer una medida de resistencia (no da un resultado definitivo sin desoldarlo, pero no vi ninguna resistencia en paralelo con este fusible; si se mantienen las puntas el tiempo suficiente, se obtiene un valor aproximado) o una comprobación en modo continuidad. Mi medida en el circuito dio 260 ohmios. Este valor puede variar según la fatiga térmica. En la prueba de continuidad no sonó el pitido y el multímetro volvió a mostrar 260 ohmios. Según mis medidas, el fusible ha perdido claramente su función y ahora actúa como una resistencia en la línea. Esta resistencia, sin embargo, variará según el estado de la avería, es decir, irá aumentando cada vez más por el estrés térmico.
Ruta de alimentación del sensor Hall
El verdadero problema es que la tensión de la línea de alimentación del sensor se desploma por este aumento de resistencia. En las fuentes se hicieron por este motivo modificaciones como llevar un cable desde la alimentación del sensor IR a la del sensor Hall, pero no hacen falta. En este artículo se explica una solución más limpia: puentear este fusible degradado. Con el circuito alimentado medí una caída de 30 mV en el fusible (aquí hay que tener cuidado, un mal contacto de las puntas puede provocar un cortocircuito); si la resistencia del fusible hubiera sido mayor, esta caída habría sido todavía mayor y la tensión de alimentación del sensor se habría desplomado. El punto más importante es que, por culpa de este fusible dañado, como la corriente de funcionamiento del sensor Allegro que monté es mayor, la tensión de la línea bajará aún más y el nuevo sensor también funcionará de forma inestable. Por eso, cambiar solo el sensor no basta; para que la línea de alimentación sea estable, es imprescindible puentear el fusible.
Puentear un fusible puede parecer una práctica peligrosa. La función de este fusible es proteger la línea de 3V3 si se produce un cortocircuito en la placa del sensor o en el cable FFC que la une a la placa base; es decir, es una protección que no debería actuar nunca salvo que haya un daño físico en la placa del sensor (cable aplastado, puente de soldadura, contacto con líquido, etc.). Incluso en ese caso la protección se mantiene, porque los reguladores de la sección de alimentación tienen su propia protección contra sobrecorriente para la línea de 3V3. Sin embargo, como el umbral de protección del regulador está en el orden de los amperios, un cortocircuito parcial que quede por debajo de ese umbral puede calentar el cable y las pistas finas; quien quiera eliminar este riesgo por completo puede montar un fusible nuevo de valor adecuado en lugar de puentearlo. Además, hay que tener en cuenta que la protección contra cortocircuitos que menciona la hoja de datos del sensor Allegro pertenece al pin de salida del sensor: protege el transistor de salida y no la línea de alimentación. Es decir, la seguridad del puenteo se basa en la protección del regulador y no en esta. Como en este artículo se presenta una solución completa, no he considerado necesario tratar otros síntomas ni soluciones alternativas. Si no puedes aplicar lo que se explica aquí y buscas una solución más sencilla, puedes probar algunas de las soluciones simples que se mencionan en los enlaces de la bibliografía después de revisarlos con detalle.
Como nuevo sensor de efecto Hall utilicé el Allegro A1126. Elegí este componente porque pude conseguirlo rápido y fácilmente; comparando las hojas de datos del sensor original y del candidato, también se puede elegir un sensor adecuado de otra marca o modelo. El Allegro A1126 es un componente de grado automoción y es térmicamente mucho más resistente que el sensor original. Además, como mencioné antes, tiene características como una salida protegida contra cortocircuitos. La diferencia más clara con el sensor Toshiba es la forma en que consume corriente. El sensor Toshiba no consume corriente de forma continua; como indica su hoja de datos, su circuito interno consume la corriente en pulsos periódicos. El valor de 1,2 mA indicado para 3,3 V es el valor de pico de esos pulsos, y la corriente media está muy por debajo. Mis medidas lo confirman: con el sensor original montado medí una caída de 30 mV en el fusible y 260 ohmios para el fusible, lo que da una corriente media de 30 mV / 260 Ω ≈ 115 µA (si se consumieran 1,2 mA de forma continua, la caída habría sido de 312 mV). El sensor Allegro, en cambio, es un sensor estabilizado por chopper que consume corriente de forma continua, y su hoja de datos indica una corriente de alimentación máxima de 4 mA. Con el mismo fusible dañado, en el peor caso caerán 4 mA × 260 Ω ≈ 1,04 V en el fusible, así que al sensor solo le llegarán unos 2,26 V, muy por debajo de su tensión de alimentación mínima de 3 V. Visto al revés, el margen de 0,3 V entre 3,3 V y 3 V, con un fusible de 260 ohmios, solo alcanza hasta una corriente de 0,3 V / 260 Ω ≈ 1,15 mA; la hoja de datos no garantiza que el sensor se mantenga por debajo de esa corriente, y como la resistencia del fusible aumenta con el estrés térmico, este límite bajará todavía más (el sensor original podía tolerar el fusible dañado durante un tiempo porque funciona hasta 2,3 V; el sensor Allegro no tiene este margen). Por lo tanto, sin puentear el fusible, el nuevo sensor no puede funcionar de forma estable.
Con el portátil en carga la temperatura será mucho mayor, pero los datos de la hoja de datos del sensor Toshiba original en condiciones nominales son los siguientes:
Tabla con el requisito de 1,2 mA a 3,3 V del sensor Toshiba:
Los datos de la hoja de datos del sensor Allegro son los siguientes:
Tabla con la tensión de alimentación mínima, el valor máximo de la limitación de corriente y la corriente de alimentación en funcionamiento del sensor Allegro:
Extracto de la descripción de la hoja de datos del sensor Allegro con el texto sobre la protección contra sobrecorriente:
Tabla con el rango de temperatura de funcionamiento del sensor Allegro:
Se puede ver que la tensión de alimentación mínima del sensor Allegro es de 3 V. Por eso la línea de alimentación del sensor tiene que ser totalmente estable; así que el fusible dañado (o el que inevitablemente se degradará con el tiempo por el estrés térmico) debe puentearse sí o sí (si el componente nuevo no tuviera una alta resistencia a la temperatura, se degradaría térmicamente del mismo modo) para que la tensión de la línea no se desplome nunca (el margen para la caída de tensión máxima ya es de solo 0,3 V). Además, como se menciona en la descripción de la hoja de datos, hay una limitación de corriente de 60 mA. Este límite corresponde a la corriente de salida del sensor, es decir, si se produce un cortocircuito en la línea de salida que va al EC, la salida del sensor se protegerá a sí misma. Como se ve, el límite superior de temperatura de funcionamiento del sensor Allegro es de 150 °C, es decir, 65 °C más que el límite superior de 85 °C del sensor original.
Los pines del sensor original y del nuevo son totalmente compatibles, así que se puede quitar el antiguo y soldar el nuevo directamente en su lugar; el sensor Toshiba tiene encapsulado SOT-23F y el sensor Allegro encapsulado SOT-23W, y ambos encapsulados son compatibles entre sí.
Distribución de pines del sensor Toshiba:
Distribución de pines del sensor Allegro:
Para llegar a la placa donde está el sensor se pueden seguir los pasos del manual de mantenimiento de HP:
Imagen con todos los cables que hay que desconectar primero para poder desmontar la placa base:
Imagen del desmontaje de la placa base:
Imagen del desmontaje de la placa donde está el sensor Hall:
Como se puede ver, para llegar a la placa del sensor de efecto Hall hay que sacar toda la placa base. Para todos los pasos hasta aquí conviene revisar con atención el manual de mantenimiento y servicio de HP. El enlace está en la bibliografía.
Placa del sensor Hall (lado del sensor IR):
Placa del sensor Hall (lado del sensor Hall):
Las imágenes de la placa del sensor pueden verse arriba; las versiones en mayor resolución están disponibles en los enlaces que dejo más abajo.
Primer plano de la placa del sensor Hall (lado del sensor Hall):
El sensor Toshiba puede retirarse con una estación de aire caliente o con un soldador, y el sensor Allegro puede montarse directamente:
Placa del sensor Hall (lado del sensor Hall) tras sustituir el sensor por el A1126:
Como se ve, hay dos condensadores muy cerca del sensor; como sus encapsulados son diminutos, será difícil volver a soldarlos si se sueltan por accidente. Además, si se usa aire caliente, el conector JIR2 puede derretirse o dañarse por el calor. Por eso, antes de la operación hay que cubrir con cinta Kapton la zona alrededor del sensor y el conector que puede dañarse. Después de la sustitución se pueden aplicar una o dos capas de cinta Kapton sobre el sensor como refuerzo mecánico. Como medida adicional, también se puede formar un bloque aislante fino colocando cinta de teflón entre las capas de cinta Kapton; lo probé y el bloque casi no transmite el calor de una cara a la otra. Sin embargo, este bloque solo reduce el calor que llega al sensor desde arriba; no puede frenar el calor que le llega por las pistas de cobre y los pines de la placa. Como la resistencia a la temperatura del sensor Allegro ya es suficientemente alta, para él no es necesario; puede considerarse una protección adicional sencilla para quienes sigan usando el sensor original, o para el fusible nuevo o la resistencia de 0 ohmios que se monte en lugar de FU6 (si se aplica sobre FU6, hay que comprobar que no impida que el disipador asiente correctamente). El bloque debe ser fino sí o sí; si es demasiado grueso, forma un abultamiento entre la placa del sensor y la placa base y presiona la placa. El trabajo en la placa del sensor termina aquí.
Para trabajar en el fusible mencionado, hay que volver a colocar la placa del sensor, montar de nuevo la placa base y después desmontar los tubos de cobre de refrigeración. La zona se ve sin desmontar los tubos de cobre y se pueden hacer las medidas de resistencia, continuidad y tensión necesarias, pero para trabajar sobre ella es obligatorio desmontar los disipadores. Después de quitar los tornillos del disipador, hay que levantarlo con cuidado en vertical; la masilla térmica no debe tocarse si sigue blanda (si está seca y quebradiza, hay que cambiarla). Como se ha retirado el bloque de refrigeración, es obligatorio renovar la pasta térmica, y al volver a montar los tubos de cobre los tornillos deben apretarse en el orden indicado.
El fusible se llama FU6 y está justo al lado del conector JIR1, a través del cual la placa con los sensores Hall e IR se conecta a la placa base.
¿No encuentras FU6 en tu placa?
Esta guía se basa en mi propia placa base, donde el fusible está marcado como FU6 y se encuentra justo al lado del conector JIR1. En otras variantes de placa (por ejemplo, las de procesador Intel) es probable que el fusible equivalente esté en la cara trasera de la placa base, marcado como FN2; esto proviene de casos en foros y no es seguro. Para localizar el fusible, sigue la línea de 3,3 V del sensor Hall hacia atrás desde el conector JIR1.
Para un diagnóstico seguro del estado del fusible, deben hacerse estas dos medidas:
- Con la placa sin alimentación, el fusible debe pasar la prueba de continuidad entre sus dos extremos (el zumbador debe sonar). Si el zumbador no suena y el multímetro muestra un valor de resistencia, el fusible se ha degradado.
- Con la placa alimentada, no debe haber una caída de tensión apreciable entre los dos extremos del fusible; en un fusible sano esta caída es prácticamente nula y no supera unos pocos mV. En mi FU6 dañado medí 30 mV.
Ten cuidado al medir con la placa alimentada: si la punta de la sonda resbala, puede cortocircuitar pines vecinos y dañar el hardware. Determina primero, con la placa sin alimentación y una prueba de continuidad, qué pin debe llevar los 3V3.
Imagen cercana del fusible FU6:
Imagen general del fusible FU6:
Imagen muy cercana del fusible FU6:
No encontré datos concretos sobre el fusible original; supongo que se podría montar un fusible de repuesto de unos 100 a 200 mA con un encapsulado adecuado, o quizá una resistencia de 0 ohmios con un encapsulado adecuado. Sin embargo, por el estrés térmico persistente, no creo que sea una solución lógica a largo plazo, y por eso quité el fusible y lo puenteé con un puente de soldadura.
Imagen cercana de las almohadillas tras retirar el fusible FU6:
Después de retirar el componente, puenteé FU6 con un puente de soldadura y, al comprobarlo con el multímetro (hay que tener muchísimo cuidado con la placa alimentada), vi que la línea de 3,3 V llegaba sin problemas al pin del conector.
Fusible FU6 puenteado con un puente de soldadura:
Esta comprobación también debe hacerse con la placa sin alimentación: con una prueba de continuidad entre la almohadilla del fusible más cercana al conector y los pines del conector se determina exactamente qué pin debe llevar los 3V3. Después de todas las soldaduras, hay que comprobar sin falta con una prueba de continuidad que las soldaduras estén bien hechas.
Después de la reparación
- Comprobar todas las soldaduras con una prueba de continuidad.
- Con la placa sin alimentación, localizar por continuidad qué pin de JIR1 debe llevar 3V3; después, con la placa alimentada, medir con cuidado 3,3 V en ese pin.
- Volver a montar el disipador con pasta térmica nueva y apretar los tornillos en el orden indicado.
- Encender la retroiluminación del teclado y abrir y cerrar la tapa varias veces; la pantalla y la retroiluminación deben responder correctamente a la tapa.
- Hacer una prueba de estrés térmico prolongada y vigilar si hay parpadeos o cortes de la retroiluminación.
4. Bibliografía
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Reddit: HP Victus 16 Hall Effect Sensor Megathread Autor: RaguTom
-
BADCAPS: HP Victus 16 Hall Effect Sensor Problem Autor: mitchw
5. Imágenes adicionales
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