перегревающийся UniFi USG 3

Прислали аж целых 2 американских железки с одинковой проблемой:

• перестал IP выдавать
• не раздает DHCP, 
• основное — линка нет
• пакеты теряет рандомно. иногда сразу, иногда надо ждать.

 Железки знатные, судя по ценникам в РФ на 20.08.2023 - один такой стоит ~30тыр.

Железка построена на платформе семейства Octeon Plus фирмы CAVIUM Networks. А конкретно CN5020-500BG564-SCP-G. 2х ядерный MIPS64 архитектуры. Тех процесс 90нм. Запущен в производство в далеком 2007 году.

Используемые чипы памяти производства Samsung k4t1g084qj-bce7 (1Gbit 1.8V DDR2 SDRAM FBGA). Трансиверы Ethernet Atheros AR8035 с поддержкой Green Ethernet. В части консольного порта применен Texas Instruments ma3221c драйвер RS-232 и буфер от TI sn74lvc125a. Основные чипы преобразователей питания по очередности включения - Alpha&Omega aoz1212a1. Второстепенные - uPI Semiconductor uP1713.

 

Сначала почитаем что интернет пишет про них т.к. они довольно знатно нагреваются внутри, если судить по переданным экземплярам. "нагар" на внутренней стороне корпуса над самой нагревающейся частью - велик.

 

и показания приборов (параллельно смотрю осликом шумы-помехи на питании и замеряю температуру на радиаторе чипа) - подтверждают подозрения.

А поиск в глобальной сети выдает весь спектр проблем по теме "очень сильно греются, можно пожарить яичницу с беконом пока передаются битики в пакетах"

 

шикарно! кто-то "прорубил" окно и вставил в него дорогущий Noctua. Правда место куда он дует - совсем не нагревается...

а у кого-то совсем суровый обдув, правда большая часть потока - увы мимо.

а тут нечто среднее и впринципе нормальное, если забыть про эстетику внешнего вида и шум издаваемый железякой (внутренний эстет просто фраппирован этим).

 

Но как говорится в известной цитате- "Критикуя - предлагай, предлагая - действуй!"

Поэтому осмотрев устройство, очистив от пыли, проверяем напряжения на выходе массива преобразователей питания DC/DC.

+1.8V, +2.5V, +3.3V, +5V. все абсютно штатно функционирует и шумов не найдено. Значит глитчи по питанию исключены.

Владелец отправил не только сами устройства но и блоки питания от них. И тут кралась второе интересное из-за чего вначале пришлось внимательно посмотреть как организовано питание. Дело в том что один адаптер был "фирменный" от Ubiquiti а вот второй "ноунейм китай" аж на 20V ! 

 

И как показали проверки на аппаратуре - фирменный как-раз подох.

при отсутствии нагрузки - выход 12 Вольт. даем нагрузку - и начинается бесконечная чехарда выхода.

 

Ремонтировать БП заказчик не захотел. Учитывая ценники на качественные компоненты электронные в РФ сейчас - проще  и дешевле действительно купить новый.

Второй, "ноунейм" - честно выдавал 2А на 20Вольтах. Как-раз из-за него и пришлось проверять - какой именно чип выполняет преобразование питания и каковы его "пределы". оказалось - Американцы с запасом поставили чип преобразователя расчитанный на 27Вольт максимум. Это, по всей видимости и спасло железку.

На самой плате Ubiquiti предусмотрела консольный порт. куда судя по форуму официальному - подходит стандартный консольный шнур Cisco 8P8C to DB9. Правда настройки порта требуют высокой скорости 115200,8N1.

Собственно именно им я воспользовался чтоб посмотреть что там происходит...но результат довольно комичен - крякозябры.

Видимо туда уже кто-то что-то пробывал вставлять отличное от консоли RS-232.

 

Собственно первым делом была перешита прошивка обеих устройств на последнюю доступную. На всякий случай учитывая проблемы некоторые с питанием их.

Инженеры Ubiquiti довольно хорошо сделали: внутри платы можно увидеть ОЗУ а так-же usb-порт с воткнутой туда флешкой на которой и располагается прошивка. Поэтому даже при проблемах можно перешить железку скопировав на USB-флешку прошивку и включив в устройство. Довольно просто и user-friendly. Не требует наличия специальных программаторов.

В ходе обсуждений заказчику был предложен вариант со следующими работами:

1. меняем штатный маленький радиатор на большой
2. добавляем мостики перехода (через термоинтерфейсы) тепла от верха радиатора и от низа платы на корпус устройства

Вариант понравился, с дополнением сделать побыстрее. Поэтому начали двигаться в этом направлении. Пробуем сначала с тем радиатором что есть "в чулане".

Сьемка выполнена после 20ти минутного "прогрева". Тут видно во-первых самый большой нагрев в области DC/DC преобразователей идет. Внизу по центру практически (слева от радиатора чипа CPU) это конвертор питающий непосредственно чип. а справа сбоку - формирователи остальных необходимых напряжений. По середине внизу так-же виден кусок "прищепки" которым временно защелкнули радиатор дабы был хороший прижим к чипу. Это ребристый игольчатый радиатор. А нужен поменьше и две штуки. Помимо этого вторая термограмма показывает нагрев задней крышки корпуса. максимальная температура +32С зафиксирована в прорези под винтик для навеса устройства вертикально. чуть ниже в районе DC/DC преобразователей. Но нету никакого нагрева в районе нахождения CPU.

Поскольку "в чулане" не было маленьких радиаторов, а выпиливать из больших дело неблагодарное то на одном известном интернет-гамазине было найдено нечто с мгновенной доставкой:

 

А что самое любопытное на фотографии - это наклейка 3M 9448A. Если открыть официальную документацию на данный адгезив, то встретим в графе Description исчерпывающее:

3M™ Double Coated Tape 9448A has a cellulose tissue carrier.
The adhesive shows good resistance to high temperatures and chemicals.

Это вообще не является теплопроводником, наоборот - оказывает сопротивление передачи теплу. Да, потребуется явно модификация... Получив посылку распаковываем и примеряем к нашей конструкции (справа старый а чуть левее него - новый планируемый.

от кварца надо отодвинуть на пару мм и проложить прокладку тонкую чтоб не сопрокасалось. Далее проводим первые тесты и замеры

и обнаруживаем полное несоответствие фотографии и цели использования. Радиатор, как и следовало ожидать из PDF - является "теплоизолятором". Неплохим, судя по разнице температур на термоснимке. Снимаем эту бяку и глядим на её подложку.

Тут вообще ткань внутри "пирога" субстанции клейкой и заклейка защитная без имени синяя ( ̶с̶и̶н̶я̶я̶ ̶и̶з̶о̶л̶е̶н̶т̶а̶ ̶ф̶о̶р̶е̶в̶а̶). Дальше вариантов несколько:

• термоклей
• термопаста
• термопрокладка

Поскольку термоклей доступный обладал низкой теплопроводностью (на уровне ~3Вт) а термопасты и прокладки около 8Вт, выбор был в сторону термопасты и прокладки. Сверху чип CPU мажем термопастой, а снизу под плату где он расположен подкладываем кусок термопрокладки. 

Верх "пирога" выпиленный на скорую руку радиатор (да, при наличии большего временного плеча можно было подрезать по профилю отрисованному на ЧПУ). Не забываем - там "пирамида" из корпуса торчит вниз, своей вершиной, на плату:

пирог дополнительно сверху радиатора через 0.3мм термопрокладку опирается на крышку алюминиевую корпуса

видная по всему заднему краю щель в 1,8мм - технологическая, обеспечивающая небольшой "прижим" конструкции всей при её сборке.

Собираем вместе весь "пирог" и проверяем обе стороны после прогрева

Агааа! Явно видно что большая часть алюминиевого корпуса теперь стала огромным радиатором, это помимо того что площадь радиатора на чипе главном внутри тоже увеличилась.

Минус решения о котором был предупрежден заказчик - при размещении устройства вертикально, желательно что-бы штекер питания был расположен снизу. Рекомендации были выполнены, как видно из фото присланного заказчиком. 

убедившись в работоспособности история была закрыта.