蚂蚁矿机S17e算力板如何维修?

蚂蚁矿机5个月前发布 YKK
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版本日期:2019.11.03

文件类别:维护建议

本书内容:主要讲述S17e算力板上的各种故障如何排查,以及如何使用测试治具进行准确定位。

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1、维护平台要求

1、恒温烙铁(焊接温度300-350度)尖头烙铁头用于焊接贴片电阻、电容等小贴片。

2、热风缸用于芯片拆焊。注意不要长时间加热,以免PCB起泡。

3、APW9+电源(输出14.5V-21V),用于运算板的测试测量。

4. Fluke 15b+ 万用表镊子S17e-v1.0 测试夹具(可根据条件配置示波器)。

5、助焊剂、洗板水加无水酒精;洗板水用于清理维护后的助焊剂残留物和外观。

6、植锡治具、植锡钢网、锡膏;更换新芯片时,必须给芯片植锡。

7、无铅α低温焊膏(熔点OM550-151度),用于修复后焊接散热片。

2、岗位要求

1、维修人员必须具备一定的电子知识,一年以上维修经验,精通QFN封装焊接技术。

2、修复后算力板必须测试两次以上OK才可以通过!

3、更换芯片时要注意操作方法,更换任何配件后PCB板无明显变形,检查更换的配件及其周围是否有少量断路短路问题。

4、确定维修站对象及相应的测试软件参数和测试治具。

5、检查工具、夹具是否能正常工作。

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三、原理及结构

原理概述:

S17e由15个电压域串联组成,每个电压域有9颗BM1396芯片,整板共有135颗BM1396芯片。

1、BM1396芯片内置降压二极管,带降压二极管功能的由芯片指定引脚决定。

2、BM1396有15个电压域;S17e时钟是25M单晶振,从第一个芯片串行传输到最后一个芯片。

3. 每个S17e芯片的正面和背面都有独立的小散热器。正面散热片是SMT贴片,背面散热片是经过板子初步测试后的。它通过焊膏固定在IC背面。维修更换芯片测试通过后,需要再次焊接固定在IC表面。 

必须要注意的是:

1、在维修过程中,更换电器板元件或芯片时,为了减少风枪高温对PCB板和芯片的损坏,应在故障元件附近加小散热片和小散热片。更换前必须拆下 PCB 背面的散热器。

2、PCB的正反面都有测试点。对于生产过程中的维护,当散热器没有贴在PCB正面时,可以使用正面测试点;成品维修(售后维修),由于PCB的正反面都布满了散热片,所以需要通过PCB的测试点来定位故障。特意将细长的表笔探头插入散热片的缝隙中进行测量,但由于小型SMT散热片与各电压域的地相连,所以测量时要注意将表笔绝缘,以免因短路而造成短路。测试引线。

重点分析:

1.

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图1、信号趋势

上图为S17e的信号趋势:

红色是CLK信号流,由Y1 25M晶振产生,从芯片1传输到芯片135;待机和工作时电压为0.8±0.1V。

红色为TX(CI、CO)信号流方向,从IO口7脚进入,然后从芯片01传输到芯片135;未插入IO线电压为0,计算得到的电压为1.8V。

黄色为RX(RI、RO)信号流向,从芯片135到芯片00,然后从IO口8板返回控制;未插入IO信号时电压为1.8V,计算时电压也是1.8V。

红色为B(BI、BO)的信号流向,从芯片00拉低到135;未插入IO线时,待机时为0V,计算时为0.3左右的脉冲信号。

红色为RST信号流向,从IO口3脚进入,然后从芯片00传输到芯片135;未插入IO信号时,待机时为0V,工作时为1.8V。

图3为T运算板正面的关键电路。

1、各芯片之间的测试点(放大后如图所示):图2

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图2、芯片间测试点

修复时,测试芯片之间的测试点是最直接的故障定位方法。S17e算力板的测试点排列为:如上图

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图3、S17e操作板正面关键电路

2、电压域:整板有15个电压域,每个电压有9个芯片。总电压域电压为18V。每个电压域的电压为1.2V。同一电压域的9颗芯片并联供电,并联后与其他电压域的芯片串联。电路结构如下图4所示:

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图4 Yes S17e操作板正面关键电路

电压域单片机原理分析(如下图5、图6):

蚂蚁矿机S17e算力板如何维修?图5、BM1396电路图

以上是BM1396芯片各引脚的功能。

维修时主要测试芯片前后的测试信号点(芯片前后五个:CLK、CO、RI、BO、RST);

检测方法:

1、当灯具未测试时,APW9+输出18.4V给灯具控制板供电。

2、当夹具开始测试时,APW9+将输出18.4V,为控制板电源端提供正电源。在夹具测试过程中,每个

先导电压如下:

时钟:0.9V

CO:1.6-1.8V。当灯具刚刚发送WORK时,由于CO为负,DC电平会被拉低,瞬时电压约为1.5V。

RI:1.6-1.8V。计算过程中,电压异常或过低会导致计算板异常或算力为0。

博:0V。无操作时为0V,操作时会有0.1-0.3V之间的脉冲跳变。

复位:1.8V。每次按下夹具的测试按钮,都会再次输出复位信号。

当上述测试点状态和电压异常时,请根据测试点前后的电路判断故障点。

从上面的列表可以看出:

CLK信号:从芯片的12脚输入,从25脚输出。跨电压域连接时,通过0欧电阻连接从8脚到下一个芯片的29脚;

TX信号:从芯片11脚入,26脚出;

RX信号:由芯片10脚返回,27针输出

BO信号:从芯片的8脚输入,从29脚输出;

RST信号:由芯片9脚输入,28脚输出。

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图8、IO各引脚定义

如图所示:

6、10、18、5、9、17 引脚:为 GND。

15、16针(SDA、SCL):是DC-DC PIC的I2C总线,连接控制板和PIC之间的通信。控制板通过它可以读写PIC的数据,从而控制其算力板的运行状态。

13脚(PLUG0):运算板的识别信号。该信号是由运算板1K电阻拉至3.3V,因此当IO信号插入时,该引脚应为高电平。

11、12、14引脚(A2、A1、A0):PIC地址信号。

7、8脚(TXD、RXD) 算力板3.3端算力通道,经电阻分压后成为TX(CO)和RX(RI)信号。

答:IO口引脚端子电平为3.3V,经过电阻分压后变为1.8V。

3脚(RST):为复位信号的3.3V端,经电阻分压后成为1.8V RST复位信号。

4针(D3V3):为算力板提供3.3V电源。3.3V由控制板提供,主要为PIC提供工作电压。

23V升压电路:

负责将 DC-DC (18v) 升压至 23V。原理是通过U6 L1 D4将18V电压升压至23V。U6产生的开关信号通过L1给储能电感,D4为升压整流二极管对C47~C51进行充放电,从而得到EC10正极的23V电压。主18v电源电压如下图所示。U168-U171和U170-U192降压后输出1.8V,为后两个域的芯片提供1.8V。特别注意这两个域中的U192向最后一个域中的芯片U51输出的1.8V。‑U52‑U53‑U54‑U55的1.8V电源也为U191提供1.8V电源。同样,U191输出0.8V,U51-U52-U53-U54-U55提供0.8V电源,U170和U174是最后一个。域的U47-U48-U49-U50四颗芯片提供1.8V和0.8V供电。U171和U190为U118-U117-U116-U115-U112提供1.8V和0.8V电源,U168和169为U110-U111-U113-U114提供1.8V和0.8V电源。具体原理图和实物图如下:

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图11、14V升压原理图

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PIC示意图

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其他电压域(1-13电压域)的1.8V和0.8V是获取后三个电压域的电压,每个电压域电压为1.2,三个电压域为3.6V,每个电压域只有1 A 1.8V 和 0.8V LDO 为电压域中的 9 个芯片供电。

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DC-PIC:由 PICC33EP 组成。如图13、图14所示:

存储运算板芯片频率信息和电压值的装置还可以控制APW9+的DC-DC输出电压。

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图13、PIC原理图

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图 14,PIC 电路

PIC工作时,需要控制每分钟发出一秒心跳信号,如果没有心跳信息,PIC会工作一分钟然后关闭。

DC-DC电路:由2N7002和CMOS管TPHRMDU3603NL组成。如下图15、图16所示: 工作原理为:PIC99引脚PICEN小信号为零点几伏的第一电平电压,Q4引脚1为低电平,Q4不导通,Q1‑Q2‑ Q4‑Q5为4脚为高电平时,4个MOS管不会导通,算力板不会有18V供电。反之,Q4—1引脚为高电平。Q4的2脚和3脚接地,Q1-Q2-Q4-Q5开启18V,为算力板供电。

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图15、DC-DC原理图

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图 16,DC-DC 物理图

25M LCK由Y 25MHZ无源晶振组成,如图17、图18所示:

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图17&18、25M LCK原理

正常情况下,R134两端电压约为1V。

Y1和Y2的电源为本域的1.8V-LDO-1.8v供电,输出电压为0.8-1v。

温度传感电路:有两种温度传感电路,一种是TEMP(PCB),由传感器IC-U178-TMP451组成;另一个是TEMP(CHIP),这是内置温度传感器组(BM1396第22号第21引脚),这两个温度传感参数被采集并最终通过BM1396的第23和24引脚,然后返回RI 控制板的 FPGA。原理如图21所示:(S17E共有15个温度传感器,都是出风口末端的芯片)。

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蚂蚁矿机S17e算力板如何维修?图21、温度传感原理图

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特别注意:U221芯片0-1-2-3引脚上的C118-119-120是芯片内部4个较小的滤波电容,因为点电容的高度大于芯片的高度,很容易造成散热片和电容短路,我们的1396芯片有3833个核心。每个芯片有4个小域,也就是说每个芯片的电压是1.2V,4个小域的电压分别是0.3V。

测试TF卡 制作

1、准备一张4G或8G的TF卡;

2、准备读卡器;

3、解压BHB16601测试夹具;

4、刷胶前先将文件夹解压;

5、将解压后的文件复制到格式化的TF卡中;

6、弹出TF卡,测试T卡制作成功;

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1、将擦拭完成的TF卡插入治具控制板的TF卡座中。 

2. APW9+的电源连接220V电源线(2 220V电源线)。

3. 治具运行后的画面显示。

4. 机箱内必须插入三块板。按下夹具,夹具顶针接触算力板电源端子。

5. 点击治具测试开关,开始测试算力板。

6. 电压表显示17.5V,夹具屏幕显示Testing。

7. 30秒后,屏幕显示芯片搜索(找到所有asic OK测试时间为30秒)。的指针 

8. 电压表返回0V。

9、如果找不到芯片或找不到芯片,屏幕会显示ASIC=0或ASIC=xx。

10.测试完成后,必须等待电压表指针为OV,然后才能将治具电源顶针与控制板分离,取出算力板,并用坏标签标记坏PCBA并单独放置。

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4.单板维修案例分析

单板治具测试asic=0 

故障分析:

1、治具排线与算力板是否接触良好。

2、如果是S17e,治具测试时算力板J4-J5电压应为18.V。

3、测试治具时,测量15个电压域之间是否有电压。

3.1 如果电压域无电压,则取决于Q1-2-3-5的4脚正常工作电压高电平为3.3V,如果为低电平,则看Q4的1脚是否正常工作为高电平3.3V。如果 Q4 没有 3.3V 电压,则表示 U3‑PIC 已丢失固件或没有电源。

3.2. 如果供电正常,电压域电压也有,则测量芯片的RI信号,看RI信号是否有1.8V的电压,测量RI信号应该是从测试点测得的最后一块芯片。如果最后一个芯片可用,则可以测量第20个芯片是否有RI ‑1.8v。

以此类推,当芯片没有RI输出电压时,先测量一下。该芯片采用1.8V供电。如果1.8V不供电,则需要检查1.8V供电电路。1.8V供电电路是通过电压域分压后给LDO 1引脚供电,LDO 5引脚输出1.8V电压,(每个电压域都有一个‑1.8V LDO为芯片供电),如果没有输出,则该LDO应该有问题。

如果1.8V正常,可以断电后测量测试点的对地电阻,与OK板比较,看看是否有异常电阻。如果阻值正常,则焊接没有问题。应该是芯片坏了。(把拆下的芯片重新装上,焊到好的板上验证,如果没有RI信号证明这个芯片坏了,就换新的)。

故障现象为ASIC=7:

分析:ASIC=7

1、单板测试可以找到7个芯片。可以判断RI信号正常。如果没有找到第8个芯片,我们就直接测量第7个芯片。U26-CLK-RST-CO芯片的电压取决于电源是否正常。如果CLK没有0.8V电压,则取决于CLK电路的电源。

2、2‑CLK电路分析:如果CLK不是0.8V,首先看坏芯片电压域的0.8V供电是否正常。0.8V电源电路是在电压域进行分压后,与1.8V电源相同。5针输出0.8V的维护方法可参考1.8V的维护方法。(需要注意的是,S17每个域的4个芯片都有2个输出0.8V LDO供电,每个LDO给2个芯片供电)。

3、如果0.8V供电电路没有0.8V输出,那么看看0.8V LDO电源是否有3.2V左右的供电电压,如果有就看看。无论LDO是虚焊还是短路,如果有0.8V输出,则看该芯片对地电阻,如果阻值正确,则应该是芯片坏了。

模式-N

对于PATTERN‑NG的PCBA,我们首先通过治具测试的LOG指示的每个芯片返回的NONCE来判断芯片是否有缺陷。如果1-2个芯片返回NONCE不够(一般单芯片返回NONCE个数为8x383x0.98),直接替换这两个即可。对于每个芯片来说,如果是9个有一个域的芯片,NONCE返回没有达到98%,基本上可以判断这个域的电压较低。

5、整机测试判断标准及故障分析

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1、将组装好的整机连接双220V电源线和固定IP网线(图1)。

2、进入测试站点监控界面,找到被测矿机的IP。

3、矿机开机后,大约3分钟左右算力就会耗尽。

4、矿机运行10分钟后,点击IP51进入矿机界面,然后输入IP,输入账户名root、密码root进入矿机IP界面。确认固件版本日期是否正确。

5、正常主控固件为300M,3块板运行10分钟后理论算力为46T。最小算力不能低于最大算力的98%T。不能高于1.2T,超过最大和最小算力就认为是坏的。

6、RT算力不能低于AVG算力的98%,且不能高于1.2。

7、整机链数不能少于3条,每条芯片数量不能少于135颗,每条链频率不能低于300M,PCB的温度。不能低于25度,芯片温度不能低于30度,不能高于100度。风扇数量不能少于4个,即风扇的转速。不能低于2000转。

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整个矿机运行是否正常取决于矿机能否正常启动以及算力是否正常。要检查算力是否正常,请先进入矿机。

设备的IP如上图所示。

1、链条数量是否检测到3条链条:如果检测不够,则要看排线是否脱落或者排线没有插好。

如果需要更新线或者链还是少,可以在少链的算力板上进行单板测试,看看是否可以;

1.1 如果算力板没问题,基本可以确定是主控板,可以通过替代淘汰法淘汰;

1.2 如果算力板测试ASIC0,则按照单板修复方法修复;

2. 检查芯片数量是否足够:如果芯片数量不够,可以直接进入IP-LOG查看该链中检测到了多少芯片,然后。根据每板芯片数量进行修复。

3、查看三条链的运行频率是否正常:频率决定算力,一条链算力=频率×芯片核心数383×芯片数×0.98。如果达不到这个理论算力,就证明这条链上的芯片有很多坏CORE。如果你想提高算力,可以进入IP-LOG查看。如果该芯片的频率较低,请更换该芯片。

4、矿机正常运行时,3条链的PCB和芯片温度在25度到95度之间。如果有一根链条的话,温度只有25度。度以下,证明该链算力板不工作,需要进行单板测试,看单板是否正常。如果高于95度,则证明散热不行,检查矿机风扇运转和通风是否正常,还要注意散热片是否脱落。

5.如果输入IP后看不到任何数据,而只看到如下图所示的界面,则必须输入IP-log才能看到日志中打印的内容不管信息,检查并修复矿工根据信息。可能是断线或者其他问题。

6、整机修复时,根据挖矿状态和LOG进行修复,认为是哪一台有问题,直接更换好的部件进行验证。做出判断。

参考步骤:

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1、例行检查:首先目视检查待修复的算力板,观察小散热片是否有移位、变形、烧焦等情况。如果有必须先处理;如果小散热片移位,请先将其拆下,修复通过后再重新焊接。

其次,目视检查没有问题后,可以先测试各个电压域的阻抗,检测是否存在短路或开路的情况。必须先处理。

第三,检查各电压域电压是否达到1.2V,各电压域电压差不得超过0.3V。某个电压域的电压过高或过低,相邻电压域的电路一般都会出现异常现象。需要先排查原因。

2. 确认例行测试没有问题后(例行测试需要进行短路检测,避免上电时因短路烧毁芯片或其他材料),可以使用测试治具进行芯片检测,测试夹具的检测结果可用于判断位置。

3、根据测试治具显示结果,从故障芯片附近开始,检查芯片测试点(CLK IN OUT/TX IN OUT/RX IN OUT/B IN OUT/RST IN OUT)和VDD VDD0V8 VDD1V8 等电压。

4、然后根据信号流向,除RX信号外,反向传输(从135到芯片1),正向传输几个信号CLK CO BO RST。(1-135,通过供电时序查找异常故障点。

5、当找到故障芯片后,需要重新焊接芯片。方法是在芯片周围添加助焊剂(最好是免清洗助焊剂),将芯片引脚的焊点加热到溶解状态时,轻轻地上下左右移动压住芯片;促进芯片引脚和焊盘再次磨合,收锡。以达到再次镀锡的效果。如果重新焊接后故障依旧,可以直接更换芯片。

6、算力板修复后,必须对测试箱进行两次以上检查。两次测试的时间:第一次,更换部件后,算力板需要冷却;测试通过后,先放在一边。第二次,几分钟后算力板完全冷却后,进行测试。虽然两次测试每次都只持续几分钟,但并不影响工作。将修复好的板子放在一边,修复第二块板,修复完第二块板后,放置冷却,然后测试第一块板。方式上,修复是错开的,总时间长度没有延迟。

7、对于修复后的单板,首先需要对故障进行分类,并记录所更换部件的型号、位置、原因,反馈给生产、售后、研发。

8、烧录完成后,安装到完整矿机上进行正式老化。

6. 故障类型

S17e常见故障类型有:

1.拆下散热片,散热片移位、变形;通电前,算力板芯片背面PCB板上的散热片不允许移动或触摸。不要是不同电压的散热器。不同电压域的散热器接触意味着不同电压点存在短路的可能。并确保算力板。板上各散热片导热良好,固定牢固。

更换或重新安装散热器时,需要在焊接前对散热器和芯片重新植锡。植锡要求:钢板厚度为0.12mm。

该面积超过BSM芯片表面积的40%。详情如下:

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2、当某些电压域的阻抗偏离正常值时,表明异常电压域存在开路、短路现象。一般来说,芯片是最有可能引起的。但每个电压域有3个芯片,出现故障时往往只有1个芯片出现问题。查找问题芯片的方法可以检测并比较各个芯片测试点的接地阻抗,从而找到异常点。

如果出现短路,首先拆下同电压芯片上的散热片,然后观察芯片引脚的锡是否连接。

如果从外观上找不到短路点,可按电阻法或电流切断法寻找短路点。

3、当某些电压域电压过高或过低时,通常该异常电压域或相邻电压域存在异常IO信号,导致下一个电压域工作异常,电压不平衡。通过检测各测试点的信号和电压可以发现异常点,有的需要通过比较各测试点的阻抗来发现异常点。

请注意,CLK 信号和 NRST 信号是最有可能导致电压不平衡的两个信号。

4、缺芯片是指在检查测试盒时,135个芯片没有检测到全部,而且往往实际上也没有检测到所有芯片。实际丢失的(未检测到的)异常芯片不在显示位置。这时就需要通过测试来准确定位异常芯片。

定位方法可以采用TX截止的方法来查找异常芯片的位置。即将某个芯片的TX信号接地,例如电压域第120个芯片的TX输出接地后,理论上如果前面所有芯片都正常,测试盒上应该显示120个芯片检测到。如果没有检测到全部120个芯片,则说明异常发生在第120个芯片之前;如果检测到120个芯片,则说明异常芯片在第120个芯片之后。利用这个二分法找出异常芯片所在的位置。

5.断链

断链与缺芯片类似,但在断链中,并不是所有找不到的芯片都是异常的,而是异常芯片之后的所有芯片都因某个芯片异常而失效。例如,某个芯片本身可以工作,但它不会转发其他芯片信息;这时,整个信号链就会突然中断,丢失很大一部分,称为断链。

一般情况下,断链可以通过测试盒显示出来。例如,测试盒检测芯片时,仅检测到14个芯片。如果测试盒中没有检测到预设的芯片数量,则不会运行,所以只会显示检测到了多少个芯片,此时根据显示的数字“14”,通过检测即可发现问题第14颗芯片前后各测试点的电压和阻抗。

6、未运行,未运行是指测试治具未能检测到算力板的芯片信息,显示NO算力板;这种现象最为常见,涉及的故障范围也较广。

6.1 某一电压域内电压异常导致不动作;通过测量各电压域的电压即可发现问题。

6.2 通过测量各测试点的信号,可以发现某个芯片引起的异常。

CLK信号:0.9V;信号是从芯片00输出到芯片134的,但是现在的版本只有一颗晶振,只要有信号就可以。如果LCK异常,则后续所有信号都会异常。根据信号传输方向依次查找。

发射信号:1.8V;该信号由00、01、、、、、、134号芯片组成,当二分法某一点异常时,可以向前检测。

接收信号:1.8V;该信号由134、、、、、、01、00返回,通过芯片信号趋势、S9操作板确认故障原因。如果没有运行,则该信号具有最高优先级,首先搜索该信号。

BO信号:0V,当芯片检测到RI返回信号正常时可将该信号拉低至高电平,否则为高电平。

RST信号:1.8V;算力板上电后,插入IO信号后,该信号会从00、01、、、、、、134方向变化到A端芯片。

6.3 某芯片VDD引起。

可以测量各电压域的电位差是否正常。一般情况下,电压为1.2V时,其他电压域的测试点均正常。电压也是1.2V,保证各个电压域之间的平衡。

6.4 某芯片VDD1V8电压异常。

6.5 通过测量各个电压的测试点判断VDD1V8电压是否正常。一般来说,IO电压决定了每个测试点的电压。当IO电压为1.8V时,其他电压域各测试点的正常电压也是1.8V。

7、低算力可分为:

7.1 测试治具进行测试时,盒子收到的Nonce不足,算力不足,显示NG。出现这种现象,直接通过测试盒的串口打印信息从各个芯片返回的Nonce数量来判断。一般情况下,对于返回Nonce数小于设定值的芯片,应进行故障排查,排除伪焊及外围原因。直接更换芯片。

7.2 测试夹具时,矿机安装后算力是否较低。这种情况大多与芯片的散热条件有关。特别要注意的是每个芯片的小散热片的粘合情况以及整机的通风性能。 

还有一个原因是某个芯片的电压比较关键,整机安装完毕后,18V电源与测试时的电源不同,导致测试算力与运行算力有偏差,还原后即可用测试夹具进行测试。稍微调整一下直流可调电源18V输出的电压后,再次测试,找到返回最低电压域且Nonce数量最少的芯片。

8.A芯片NG 

通过测试盒进行测试时,测试盒的串口信息提示某芯片返回Nonce不足或为零。除了消除伪焊和外围元件的问题外,还可以直接更换芯片。

7、保养说明

1、维修时,维修人员必须熟悉各测试点的功能和流向、正常电压值和接地阻抗值。

2、必须熟悉芯片焊接,以免PCB起泡、变形或引脚损坏。

3、bm1387芯片采用芯片双面16脚封装。焊接时必须对准极性和坐标,不得错位。

4、更换芯片时,必须清理芯片周围的导热固定胶,防止IC悬空或焊接时散热不良,造成芯片二次损坏。损害。

防范措施:

1、由于芯片背面的散热片与芯片地相连,所以测试测试点信号时必须使用专用的细长测试引线,且测试引线除接触端子外,除裸露金属外,其他处必须用热缩管绝缘,防止测试点同时接触散热片和测试点。特别是上下两排电路电压压差较大,在不同电压域接触地(散热片)和测试点时会造成芯片损坏,需特别注意。

2、焊接时,由于芯片背面靠近PCB有小散热片,导热快。因此,焊接时需要采用底部辅助加热(200度左右),这样可以提高效率,减少对PCB板的损坏。如果没有底部加热装置,请在更换芯片前将芯片背面PCB上的小散热片拆掉。

如有新类型故障,请及时联系我公司工程部,我们将陆续分析更新此内容!

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