Condensatori di filtro di CPU, GPU e chipset: possono bloccare il PC

Il malfunzionamento di chipset, GPU o CPU può dipendere da guasti dei condensatori che ne filtrano le alimentazioni (numerose), principalmente le linee di alimentazione digitali; infatti ogni linea di alimentazione, secondo le specifiche del costruttore (che variano da integrato a integrato) deve essere filtrata mediante un condensatore posto in parallelo, ossia tra essa e la massa, il più vicino possibile ai piedini o contatti. A volte in serie alla linea e prima del condensatore di filtro (ossia tra fonte di alimentazione, DC/DC o altro che sia, e condensatore), viene messa un’induttanza, che con il condensatore forma una cella LC del second’ordine.

Questi accorgimenti servono ad evitare che i residui di commutazione degli switching disturbino il funzionamento dei circuiti digitali (nelle CPU possono alterare l’esecuzione delle istruzioni, mentre nei chipset e nelle GPU causano errori di funzionamento o addirittura l’arresto delle operazioni) ed anche che un certo circuito integrato, che ha l’alimentazione in comune con altri, risenta dei disturbi indotti sull’alimentazione da essi. Questi disturbi possono semplicemente derivare da picchi di assorbimento, i quali, complice la resistenza delle piste che portano dalla fonte di alimentazione, determinano sulla linea abbassamenti impulsivi della tensione; ebbene, tali impulsi, propagandosi su una linea di alimentazione, possono disturbare altri integrati che ne sono più sensibili. I filtri capacitivi ed anche LC, servono proprio a livellare la tensione in modo da renderla più uniforme e a consentire il funzionamento di componenti come CPU, chipset e GPU, che sono i pià delicati.

CPU e GPU sono a loro volta fonti i disturbo, in quanto sulle linee di alimentazione assorbono molta corrente, in maniera irregolare, causando essi stessi disturbo; per questa ragione le loro alimentazioni vengono filtrate sul posto da condensatori elettrolitici al tantalio di capacità relativamente grande (centinaia di microfarad su ogni linea), che hanno lo scopo di stabilizzare l’alimentazione fornendo il surplus di corrente quando l’integrato lo richiede. Per evitare che i picchi di assorbimento disturbino il resto dei componenti integrati della scheda, si usa inserire induttanze di filtro tra questi condensatori e i DC/DC, quindi condensatori a valle delle induttanze, ancora verso i DC/DC.

La disposizione dei condensatori di filtro viene di norma suggerita dai costruttori dei chip, che indicano anche il miglior layout dell’alimentazione; ecco perché talvolta si vedono componenti disposti in certe posizioni, sotto gli integrati. Di solito i condensatori di filtro sono sotto i chip perché è la posizione che permette di avvicinarli il più possibile alle piste di alimentazione. Ed ecco anche la ragione per cui a volte i costruttori ricorrono a condensatori dalla sagoma inusuale. Un caso esemplare riguarda il condensatore ad alta capacità al tantalio NEC/Tokin 0E907, montato nelle schede madri dei computer Toshiba Satellite A300 e in altri, dove prende posto sotto la CPU: questo componente ha i contatti disposti in modo da girare intorno alle piazzole immediatamente sotto la CPU.

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Il condensatore multiplo NEC/Tokin 0E907 montato sulla scheda madre dal lato opposto alla
CPU: filtra le alimentazioni del processore, ma quando si guasta ne blocca l’attività.

Purtroppo il componente ha una durata limitata e quando va in avaria manifesta correnti di perdita consistenti e tali da far scendere la tensione ai capi dei rami di alimentazione della CPU; il difetto può apparire anche saltuariamente e diventa di difficile individuazione. Di norma si manifesta con il blocco dell’attività del computer (schermata ferma e inattività) ma anche con l’avvio regolare cui non segue alcuna visualizzazione sullo schermo. In questi casi, dopo aver tentato la sostituzione delle RAM e della CPU e la disconnessione del disco rigido, se il problema non si risolve conviene provare a dissaldare questo componente (l’operazione si esegue con la macchina per i BGA o con una buona stazione ad aria calda, ma in questo caso la cosa è un po’ più difficile) cercando di non superare i 220 °C.

Togliendo il NEC/Tokin il PC dovrebbe riprendere a funzionare; il condizionale è d’obbligo in quanto viene a mancare l’azione filtrante e la CPU può risentirne. Se togliendo il componente il PC riparte, bisogna procurarsi dei condensatori al tantalio e montarli al suo posto disponendoli tra le piste lasciate scoperte; verificate qual è la pista di massa usando il tester disposto sulle portate ohmetriche (basta toccare una pista e la massa della scheda madre: se c’è cortocircuito, quella è la pista del negativo dei condensatori). Gli elettrolitici al tantalio devono essere quattro da 330 o 470 microfarad, 10V.

Il discorso vale, naturalmente, per tutti i condensatori e per tutti i computer: se si riscontrano anomalie come quelle descritte, bisogna misurare le tensioni sui condensatori al tantalio posti sulle linee di alimentazione di CPU, GPU e chipset e accertare che siano stabili e di valore compatibile con quello previsto (tipicamente 1,2 V o 1,6 Vsui core, e 3,3 V sugli I/O).

Con l’oscilloscopio, si può anche verificare che le tensioni non siano affette da picchi e disturbi vari, il che potrebbe significare che i condensatori hanno momentanee perdite che causano l’abbassamento impulsivo della tensione. Si può anche procedere dissaldando uno alla volta (e rimontando quelli integri: se ne staccate tanti insieme non troverete mai il problema…) i condensatori che si sospetta possano essere guasti, ma l’operazione richiede tempo. Individuati i condensatori responsabili del malfunzionamento, vanno sostituiti con elementi di tipo analogo.