Sottoalimentazione

Anomalie nei PC con carenze di alimentazione

Scheda madre

Ci sono due punti particolarmente colpiti. Sia il northbridge sia la porta NAND, che funge da pull-up, sviluppano guasti in caso di alimentazione insufficiente protratta nel tempo.

Il circuito integrato modulatore a larghezza d’impulso, di tipo TL494, si occupa di regolare le tensioni in base al carico misurato sull’ingresso a 5 volt. Quando l’alimentatore è sovraccarico, il regolatore cerca senza successo di mantenere i valori di tensione; alla fine la temperatura dell’alimentatore sale avvicinandosi ai limiti sostenibili del circuito. A quel punto i circuiti del computer devono compensare la mancanza di tensione cercando di assorbire più corrente, il che fa salire la temperatura degli integrati. In particolare, uno di questi circuiti è il VRM della CPU, che regola i cambi di fase tramite un PWM. Di fronte a un calo di tensione, deve assorbire più corrente per compensare le variazioni della forma d’onda in uscita.

Indirettamente, questi guasti finiranno per colpire il northbridge della scheda madre. Tra i guasti parziali tipici, il più evidente è quello che interessa il decodificatore di indirizzi integrato. In generale, ogni gruppo di indirizzi assegnati può guastarsi fino all’85% nei casi peggiori.

Un altro componente molto colpito è la porta NAND di tipo SN74 che fa da pull-up del sistema VRM: nel medio e lungo periodo si verificano guasti causati non dalla temperatura, ma dagli eccessi di tensione a cui è sottoposta sull’ingresso a 5 volt. Naturalmente questo dipende dal tipo di integrato: essendo TTL, la sua bassa tolleranza alle variazioni della tensione di alimentazione è comprensibile. Come si vede nel datasheet, la tolleranza massima è di +/- 0,25 volt.

In casi particolari può essere colpito il PWM del VRM della CPU. In pratica, l’onda quadra generata per controllare ogni fase del VRM si altera, creando momenti transitori in cui nessuna delle fasi alimenta il microprocessore. A seconda della durata dello sfasamento, questo problema si tradurrà in uno spegnimento del microprocessore o in un errore grave durante l’elaborazione dei dati.

Guasti nei microprocessori Intel

Quando il sistema di dissipazione del microprocessore non funziona, questo supera i 55 gradi centigradi e raggiunge facilmente la temperatura limite che attiva il THERMTRIP. Il problema sta nelle variazioni della struttura cristallina del silicio che si verificano quando la temperatura supera i 50 °C. Anche se si tratta di alterazioni minime, e questi microprocessori sono progettati per sopportare temperature massime tra 65 e 75 gradi, far lavorare ripetutamente il chip per lunghi periodi vicino alle temperature massime genera variazioni importanti nel silicio, che danno luogo a piccole anomalie nei nanotransistor e quindi a un aumento degli errori nelle istruzioni.

Tuttavia uno dei componenti più colpiti è il sensore integrato del monitor termico. Dopo forti sollecitazioni, le sue misurazioni subiscono variazioni, creando un nuovo problema. Nella maggior parte dei casi le misure risultano superiori di 5-10 gradi centigradi rispetto alle temperature reali. Ne deriva un altro problema, perché il processore attiverà il THERMTRIP prima di raggiungere davvero quella temperatura.

Guasti nei microprocessori AMD

Un’altra variante di guasto dei sensori termici riguarda l’invio e la ricezione dei dati. In alcuni casi il segnale THERMTRIP si attiva correttamente a 65 °C TJ, ma le informazioni inviate al BIOS sono errate e generano guasti quando riceve letture superiori ai 110 °C. Superata quella temperatura, la scheda madre tenta di attivare il THERMTRIP e il sistema si blocca. Poiché il microprocessore non interrompe l’alimentazione, dato che non registra aumenti pericolosi di temperatura, è la scheda madre a interrompere la comunicazione con esso. L’effetto è simile a quello che si ottiene rimuovendo un microprocessore mentre il computer è in funzione.

È interessante notare uno schema comune nella differenza di lettura della temperatura: la divergenza è crescente.