라즈베리파이 3B 전원부 과열 고장 수리기

라즈베리파이 게임카페에서 전원부 과열현상으로 고장난 라즈베리파이 3B를 방입받았습니다.

문제의 제품입니다.

우선 SD카드없이 전원연결을 시도해보려고 했습니다.

우선, 저번에 방입받은 정상적인 라즈베리파이의 전원인가 모습입니다.

SD카드가 없더라도, 0.07A가량의 전류가 흘러야 정상입니다.

받은 라즈베리파이를 제 자작파워서플라이에 연결해 보니, LED등은 안들어오고, 바로 2.3A정도의 전류가 흘러 12W가량의 전력을 소비했습니다.

라즈베리파이에서 아무것도 연결되지 않았는데 거의 최대전력을 끌어다 쓰고 있었습니다.

무언가 문제가 있습니다.

특히나 이부분이 엄청나게 뜨거워집니다. 자세히 보면 중간에 금이가있습니다. 무언가 문제가 있는듯합니다.

우선 전원인가하여 멀티미터로 전원부 전압을 체크해보았습니다.

위 사진은 라즈베리파이 3B의 전원부 회로도로써, 간략하게 설명드리면 맨 왼쪽이 micro-usb단자입니다. 단자 오른쪽에 1번부터5번까지 있습니다. 데이터부분인 234번은 사용되지 않고, 1번이 (+) 5번이 (-) 단자입니다. 1번 (+) 단자에 5V가 인가되는데, 이 5V가 바로 오른쪽의 MF-MSMF250X라는 poly-fuse(끊어지면 24시간 뒤 복구되는 퓨즈)를 거쳐 4.95V가 됩니다. 그 후, 역전압 방지기능을 하는 검은색 사각형의 MOSFET을 지나게 되는데 이 때, 약 0.2V의 전압강하를 거쳐 4.75V가 비로소 라즈베리파이를 구동하는 전압이 됩니다.

저기서 D5에 해당하는 SMBJ5.0A는 TVS 다이오드입니다.

헌데 사진에서 빨간색 화살표의 노드(Node)가 3.8V로 측정되었습니다.

4.75V가량이 측정되야 할 노드가 3.8V가 측정되었다는말은 어딘가 문제가 있다는 뜻입니다.

MOSFET에서 이상이 있거나 퓨즈가 맛이갔거나 D5 TVS다이오드내부에 이상이 생겨 제역활을 못했다거나 등이 있습니다.

우선 MOSFET과 퓨즈에 관련없이 빨간색 노드에 바로 5V를 인가하기 위해 GPIO에 직접 5V를 인가해주었더니 순간적으로 5A이상의 전류가 흘러 퓨즈가 끊어졌습니다.

MOSFET과 퓨즈는 문제가 아니라는 뜻입니다.

이제 D5 TVS 다이오드 문제이거나 회로 제일 오른쪽의 PP7을 거쳐 연결되는 3.3V레귤레이터~CPU 문제이거나 둘중 하나입니다.

우선 D5 TVS 다이오드가 발열이 심했으니, 이부분을 먼저 의심하고 교체를 진행하였습니다.

          

불용품 라즈베리파이에서 해당부품을 적출해내어 교체하였습니다.

          

그 후, SD카드없이 전원을 인가해주니 정상작동처럼 0.06A의 전류를 소모하고, 빨간색 LED등도 켜집니다.

이후 라즈비안이 설치된 SD카드를 장착하고 정상작동테스트를 해보았습니다.

결과는 사진처럼 잘~ 구동됩니다!

랜포트와 USB포트 모두 이상없고, 전원부에도 발열이 생기지 않습니다.

수리 성공!

이번에 문제였던 TVS다이오드는 보통 제너다이오드와 같이 정전압을 만들거나 ESD라 하여 순간적인 과전압을 막는데 사용됩니다. 이 TVS다이오드가 고장난것을 보니 아마, 정전기나 저/고전압 등의 문제가 있었지 않나 생각합니다.

ps. 방출해주신 불량옥수수님께 감사드립니다.