MOSFET y Control de la Alimentación
En esta guía estudiaremos el funcionamiento de la etapa de alimentación
controlada por MOSFET en una hashboard Antminer S19 y veremos cómo una
fuente elevadora genera aproximadamente 21 V para permitir
la activación de los MOSFET encargados de controlar el paso de la
alimentación principal.
Seguiremos físicamente el recorrido desde la entrada de aproximadamente
15 V, identificaremos el circuito elevador, el diodo,
la bobina inductora y la pista por la que se distribuyen los aproximadamente
21 V hacia los MOSFET. Finalmente realizaremos mediciones reales para
comprobar el funcionamiento de esta etapa.
Autor técnico:
Franklin López — DMF Miner Repair Center.
Especialista en reparación ASIC, diagnóstico de hashboards,
microsoldadura, electrónica aplicada y formación técnica profesional.
Objetivo de esta lección:
comprender cómo se genera la tensión elevada utilizada para activar
los MOSFET de alimentación, identificar físicamente sus componentes
principales y comprobar mediante mediciones cómo los MOSFET permiten
el paso de la alimentación principal cuando la etapa funciona
correctamente.
Objetivos de esta guía
- Identificar la entrada principal de aproximadamente 15 V.
- Reconocer la fuente elevadora utilizada para generar aproximadamente 21 V.
- Identificar el chip encargado de controlar la etapa elevadora.
- Reconocer el diodo y la bobina inductora asociados a esta fuente.
- Seguir físicamente la pista que transporta los aproximadamente 21 V.
- Identificar los MOSFET principales de la etapa de alimentación.
- Comprender por qué la tensión elevada es necesaria para activar los MOSFET.
- Comprobar mediante mediciones el voltaje antes y después de los MOSFET.
- Verificar la presencia de aproximadamente 21 V en el punto de activación estudiado.
Antes de comenzar
En esta etapa vamos a trabajar con dos niveles de tensión diferentes.
La alimentación principal de la hashboard se encuentra alrededor de
15 V, mientras que una fuente elevadora genera
aproximadamente 21 V para la etapa de control de los
MOSFET.
Recorrido que vamos a estudiar:
15 V de entrada → fuente elevadora → chip de control → bobina →
diodo → aproximadamente 21 V → MOSFET → paso de la alimentación
principal hacia el resto de la hashboard.
1. Fuente elevadora para la activación de los MOSFET
En la zona estudiada encontramos una pequeña fuente elevadora cuya
función es generar una tensión superior a la alimentación principal
de entrada.
Mientras la hashboard trabaja con aproximadamente 15 V
de alimentación principal, esta etapa genera alrededor de
21 V utilizados para la activación de los MOSFET.
Vista general de la fuente elevadora encargada de generar la tensión
utilizada para la activación de los MOSFET.
2. Entrada de aproximadamente 15 V
La fuente elevadora parte de la alimentación principal de la hashboard.
En la imagen podemos identificar la lámina por donde llegan los
aproximadamente 15 V procedentes de la conexión de
alimentación de la placa.
Lámina de alimentación principal señalada durante la explicación.
Por esta zona llegan los aproximadamente 15 V de entrada.
Concepto importante:
estos 15 V corresponden a la alimentación principal que debe atravesar
la etapa controlada por los MOSFET antes de continuar hacia el resto
de la hashboard.
3. Chip de la fuente elevadora
El circuito elevador utiliza un chip encargado de controlar el proceso
de conmutación necesario para elevar la tensión.
En la demostración identificamos físicamente este componente dentro de
la sección de la fuente elevadora.
Chip de control de la etapa elevadora señalado durante la explicación.
4. Diodo de la etapa elevadora
Otro componente importante dentro de esta fuente es el diodo.
Forma parte del recorrido utilizado para obtener la tensión elevada
de salida.
Diodo correspondiente a la etapa elevadora de alimentación.
5. Bobina inductora
La bobina inductora forma parte fundamental de la etapa elevadora.
Durante la conmutación participa en el almacenamiento y transferencia
de energía necesaria para conseguir una tensión superior a la tensión
de entrada.
Bobina inductora utilizada dentro de la fuente elevadora.
6. Pista de distribución de los aproximadamente 21 V
Una vez generada la tensión elevada, podemos seguir físicamente sobre
la PCB la pista encargada de llevar los aproximadamente
21 V hasta la zona donde se encuentran los MOSFET.
Pista señalada durante la demostración por la que se distribuye la
tensión elevada hacia los MOSFET.
7. Entrada de los aproximadamente 21 V en los MOSFET
La pista de la tensión elevada llega hasta los MOSFET de potencia.
En la placa estudiada seguimos esta pista hasta el punto utilizado
durante la medición para comprobar la presencia de los aproximadamente
21 V necesarios para la activación.
Punto señalado en el MOSFET donde comprobamos la presencia de la
tensión elevada de activación.
8. MOSFET de la etapa de alimentación
En esta zona encontramos varios MOSFET encargados de controlar el paso
de la alimentación principal.
Cuando la etapa de activación funciona correctamente, los MOSFET permiten
que los aproximadamente 15 V presentes antes de ellos continúen hacia
el otro extremo de la lámina de alimentación.
MOSFET utilizados en la etapa de control de la alimentación principal.
9. Medición del voltaje antes de los MOSFET
Para comprobar el funcionamiento de esta etapa alimentamos la hashboard
con una fuente ajustada aproximadamente a 15 V.
Al medir sobre la lámina de entrada obtenemos aproximadamente:
Voltaje medido antes de los MOSFET
Medición real sobre la lámina de entrada. El multímetro muestra
aproximadamente 14,72 V.
Interpretación:
esta medición confirma que la alimentación principal está llegando
correctamente hasta la entrada de la etapa controlada por los MOSFET.
10. Medición después de los MOSFET
A continuación realizamos una segunda medición sobre la lámina situada
después de los MOSFET.
El valor obtenido es aproximadamente:
Voltaje medido después de los MOSFET
Medición realizada después de los MOSFET. La presencia de aproximadamente
14,68 V demuestra que la etapa está permitiendo el paso de la alimentación.
Resultado:
tenemos aproximadamente 14,72 V antes de los MOSFET y aproximadamente
14,68 V después de ellos. Esto confirma que, en esta prueba, los MOSFET
están permitiendo correctamente el paso de la alimentación principal.
11. Medición de los aproximadamente 21 V de activación
Finalmente comprobamos la salida de la etapa elevadora en el punto
estudiado del MOSFET.
Durante la demostración realizamos la medición en el punto identificado
como pin 4 y obtenemos:
Tensión elevada de activación
Medición de aproximadamente 21,14 V en el punto de activación estudiado
de los MOSFET.
Concepto clave:
la presencia de aproximadamente 21 V confirma que la fuente elevadora
está funcionando y proporciona la tensión utilizada para activar la
etapa de MOSFET.
Cómo interpretar esta etapa durante un diagnóstico
Estas mediciones permiten seguir el sistema de forma lógica.
Si la alimentación principal está presente antes de los MOSFET pero
no aparece después de ellos, no debemos sustituir automáticamente
los MOSFET sin comprobar primero la etapa encargada de activarlos.
Secuencia de comprobación:
1. Confirmar la presencia de aproximadamente 15 V
en la entrada.
2. Comprobar que la fuente elevadora está funcionando.
3. Verificar la presencia de aproximadamente 21 V
en la línea de activación estudiada.
4. Comprobar si los aproximadamente 15 V aparecen
después de los MOSFET.
5. Solo después de estas comprobaciones continuar
con el diagnóstico de los MOSFET y de los componentes asociados.
Mapa completo de la etapa
1. Entrada principal
Aproximadamente 15 V llegan a la hashboard.
2. Fuente elevadora
Utiliza la alimentación disponible para generar una tensión superior.
3. Chip de control
Controla el funcionamiento de la etapa elevadora.
4. Bobina inductora
Participa en el almacenamiento y transferencia de energía.
5. Diodo
Forma parte del recorrido de conversión hacia la salida elevada.
6. Línea de aproximadamente 21 V
Transporta la tensión elevada hasta la etapa de MOSFET.
7. MOSFET
Controlan el paso de la alimentación principal.
8. Salida de alimentación
Cuando la etapa está correctamente activada, los aproximadamente
15 V continúan hacia el resto de la hashboard.
Valores obtenidos durante la demostración
Entrada antes de los MOSFET
Salida después de los MOSFET
Tensión elevada de activación
Conceptos que debes recordar
- La alimentación principal de la placa estudiada es aproximadamente
de 15 V. - Existe una fuente elevadora encargada de generar aproximadamente
21 V para la etapa de activación de los MOSFET. - La fuente elevadora incluye un chip de control, una bobina inductora
y un diodo. - Los aproximadamente 21 V se distribuyen mediante una pista hacia
los MOSFET. - Los MOSFET controlan el paso de la alimentación principal.
- En la prueba realizada medimos aproximadamente 14,72 V antes de los
MOSFET. - Después de los MOSFET medimos aproximadamente 14,68 V.
- En el punto de activación estudiado medimos aproximadamente 21,14 V.
- La presencia de tensión antes del MOSFET no demuestra por sí sola
que toda la etapa esté funcionando correctamente. - Durante un diagnóstico también debemos comprobar la tensión elevada
encargada de activar los MOSFET.
Comprueba lo aprendido
- ¿Qué tensión aproximada recibe inicialmente la hashboard?
- ¿Qué función cumple la fuente elevadora estudiada?
- ¿Qué tensión aproximada genera esta fuente?
- ¿Qué componentes principales identificamos dentro de la etapa elevadora?
- ¿Por dónde se distribuyen los aproximadamente 21 V hacia los MOSFET?
- ¿Qué función cumplen los MOSFET dentro del recorrido de la alimentación?
- ¿Qué voltaje medimos antes de los MOSFET?
- ¿Qué voltaje medimos después de los MOSFET?
- ¿Qué voltaje obtuvimos en el punto de activación estudiado?
- Si existen 15 V antes de los MOSFET pero no aparecen después,
¿qué etapa debemos comprobar antes de concluir que los MOSFET están dañados?
Consejo DMF:
no sustituyas un MOSFET únicamente porque no encuentres voltaje después
de él. Primero comprueba que recibe correctamente la alimentación de
entrada y que la etapa encargada de generar la tensión de activación
está funcionando. Seguir el recorrido de los voltajes permite localizar
el punto exacto donde deja de funcionar el circuito.
DMF Academy · Lección 6
Después de esta lección debes ser capaz de identificar la etapa
elevadora utilizada para la activación de los MOSFET, reconocer
sus principales componentes, seguir físicamente la línea de
aproximadamente 21 V y comprobar mediante mediciones si la
alimentación principal está atravesando correctamente la etapa
de MOSFET.
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