Как починить видеокарту Nvidia, постоянно работающую в P-State 8

В статье «О попытке решить проблему с невозможностью разгона видеокарты Nvidia» рассматривались программные способы устранения неисправности, при которой видеоускоритель с GPU Nvidia отказывается работать с полной мощностью.

В некоторых случаях причиной «неадекватного поведения» графического адаптера является аппаратная неисправность, связанная с некорректной работой узла, отвечающего за мониторинг потребления. При этом видеокарта ведет себя как рабочая, но частота GPU не поднимается выше определенного минимального значения (например, 139 МГц у GTX1060):

$C:\Users\34\Desktop\Ремонт\GPUs\Nvidia\GTX1xxx\1060\Palit 1066\Camera\feat1.png$

Наличие аппаратной проблемы у видеокарты подтверждается тем, что в строке GPU Chip Power Draw отображается потребление, равное 0 ваттам. Оно не изменяется даже при запуске майнинга на ethash, при этом частота памяти поднимается до максимума, а ядро стоит на месте:

$C:\Users\34\Desktop\Ремонт\GPUs\Nvidia\GTX1xxx\1060\Palit 1066\Camera\feat2.png$

Знание схемы и назначения деталей видеокарты, отвечающих за контроль тока по линии +12 вольт может помочь выявлению связанных с этим неисправностей.

В данной статье рассматриваются некоторые особенности работы цепей контроля потребляемого тока по линии +12 вольт на примере видеокарт Nvidia GTX 1060. У них основным элементом, отвечающим за мониторинг напряжения и тока по линии +12V является микросхема INA3221)

Размещение датчика тока INA3221 (элемент U17) на видеокарте GTX 1060 Dual c 6 GB VRAM производства Palit ( P/N NE51060015J9-1061D):

$C:\Users\34\Desktop\IMG_20220615_125808_329.jpg$

Эта микросхема используется на множестве других видеокарт Nvidia, поэтому стоит разобраться с тем, как она работает.

Как работает трехканальный датчик тока и напряжения INA3221?

INA3221 осуществляет контроль за током ключа верхнего плеча и вольтажом шины по трем каналам с помощью I 2C- и SMBUS-совместимого интерфейса.

Обычно с помощью INA3221 производится мониторинг падения напряжения на шунтах и измерение вольтажа питания +12 вольт видеокарт. Микросхема программируется в соответствии с желаемыми критическими значениями напряжения и тока по каждому каналу.

Схема размещения выводов у токового датчика INA3221 (вид сверху):

$C:\Users\34\Desktop\IMG_20220615_125808_329.jpg$

Назначение выводов у микросхемы INA3221 (на пояснительных рисунках приведены примеры типового включения на видеокартах Nvidia GTX 1060):

1 — IN-3, аналоговый вход. Соединяется с нагрузкой через шунтовый резистор третьего канала. Вольтаж шины измеряется по этому выводу по отношению к GND;

Коммутация вывода 1 микросхемы INA3221 на плате видеокарты Asus Dual 1060CG410PLM_1.01:

2 — IN+3, аналоговый вход. Соединяется с шунтом от питания третьего канала;

3 — GND;

4 — VS, питание микросхемы 3V3_F (в пределах от 2.7 до 5.5 V);

5 — цифровой вход A0, пин адреса. Соединяется с GND, SCL, SDA, или VS. На видеокартах обычно соединяется с GND;

6 — цифровой вход SCL. Тактовая линия последовательной шины (Serial bus clock line); вход открытого стока (open-drain input);

7 — цифровой I/O SDA. Тактовая линия последовательной шины; вход/выход открытого стока;

8 — цифровой выход Warning. Предупреждение об усредненном измерении (Averaged measurement warning alert); выход с открытым стоком;

9 — цифровой выход Critical. Критическое оповещение, вызванное конверсией; выход с открытым стоком;

10 — цифровой выход PV. Предупреждение о включении питания; выход с открытым стоком;

11 — аналоговый вход IN–1. Подключается к стороне нагрузки шунтирующего резистора канала 1. Напряжение на шине измеряется от этого вывода по отношению к земле;

12 — аналоговый вход IN+1. Подключается к шунтирующему резистору со стороны питания канала 1;

13 — цифровой выход TC. Оповещение о контрольном времени; выход с открытым стоком;

14 — аналоговый вход IN-2. Подключается к стороне нагрузки шунтового резистора канала 2. Напряжение на шине измеряется от этого вывода по отношению к GND;

15 — аналоговый вход IN+2. Подключается со стороны шунтового резистора, подключенного к питанию канала 2;

16 — аналоговый вход VPU. Напряжение подтяжки, используемое для подачи питания на действующую выходную цепь.

Типовая схема включения микросхемы INA3221 согласно datasheet:

$C:\Users\34\Desktop\IMG_20220615_125808_329.jpg$

Схема мониторинга, использующаяся в стандартной схеме видеокарт Nvidia GTX 1060 (на примере GALAX P45U Rev V10):

$C:\Users\34\Desktop\IMG_20220615_125808_329.jpg$

Микросхемой INA3221 по каждому из трех каналов попеременно измеряется ток через резистор-шунт и два вольтажа:

шунтирующее напряжение между выводами IN+ и IN-, к которым подключены резисторы-шунты;
напряжение на IN- каждого канала относительно GND.

Резисторы-шунты второго и третьего каналов RS2 и RS3 (0.005 OHM 2W, тип 2512) с помощью которых производится измерение тока на видеокарте Palit GTX 1066 Dual от разъема дополнительного питания:

$C:\Users\34\Desktop\Shunt.jpg$

Шунт первого канала RS1, предназначенный для контроля тока по линии +12 V (находится возле разъема PCI-E):

$C:\Users\34\Desktop\Shunt1.jpg$

Как найти неисправность в схеме мониторинга напряжения/тока на видеокартах Nvidia?

Проверка исправности цепи контроля тока и напряжения в первую очередь требует внимательного осмотра платы/деталей под микроскопом для нахождения сбитых/поврежденных элементов и проводящих дорожек.

В первую очередь нужно проверить исправность цепей +12 вольт по линии дополнительного питания. Иногда неисправность одного из транзисторов/сборок, питающих GPU приводит к проблеме еле работающей карты.

Например, такой случай был у автора статьи с видеокартой Palit GTX1066, у которой сгорел предохранитель по доппитанию +12 вольт и сборка SiC632, питающая GPU. У сборки было замыкание между выводами Vin и Vswh (пробой ключевого MOSFET-а верхнего плеча):

Если с доппитанием все OK, нужно проверить обвязку INA3221, сначала исправность токопроводящих шунтов, а также наличие питающего напряжения +3.3 вольта от разъема PCI-E на четвертом выводе микросхемы INA3221:

$C:\Users\34\Desktop\VS.jpg$

После этого проверяется наличие напряжения +12V на выводах VIN1P-VIN3P (пины микросхемы 2, 12, 15):

Чтобы случайно не коротнуть щупом эти контакты во время проверки на работающей видеокарте, лучше делать замеры на близлежащих деталях (например, конденсаторах или резисторах), соединенных с контролируемыми выводами.

После этого нужно проверить прохождение сигнала (сопротивление) от шунтов RS1-RS3 на микросхему INA3221 (выводы 1, 11, 14).

На видеокарте Palit GTX 1066 неисправность была вызвана обрывом предохранителя в корпусе 2410 (он соединяет шунты RS2 и RS3 между собой), стоящем вместо дросселя L10 с маркировкой Q (10A/125V, элемент 2410SFV10.0FM/125.):

Если здесь обрывов нет, то нужно проверить обмен с GPU. Микросхема INA3221 по выходу 6 (SCL) синхронизируется с GPU, а по 7-му (SDA) ведет с ним обмен по последовательной шине l2CC.

Если проверка перечисленных цепей не дала результата, то, возможно, неисправна сама микросхема INA3221.