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TV SMART REPARACIÓN DE MAIN TV SAMSUNG CAP.5 LA MEMORIA FLASH NAND SERIE por ING. PICERNO 
5.1. INTRODUCCIÓN
Un artículo de este tipo debe comenzar obligatoriamente por responder a dos preguntas que se hace todo el gremio ¿La obsolescencia programada es factible? ¿Y es conveniente para el fabricante?
La primera pregunta es absolutamente técnica y la puedo responder con seguridad: Si, se puede conseguir y no hace falta agregarle nada al TV para conseguirlo; solo cambiar el programa del sistema operativo. Los TV asiáticos no suelen dar la información, pero recuerdo un TV Philips que al entrar al modo service, lo primero que hacía era indicar la versión del programa operativo y el tiempo en que había estado encendido el TV desde el momento de la primer prueba hasta el momento en que se entraba al modo service. Para evitar la curiosidad de alguien no técnico que marcara el código del modo service en el control remoto; el TV entregaba el tiempo de uso en números hexadecimales que había que convertir a decimales con una calculadora. En la figura 5.1.1 mostramos la pantalla que mostraba el TV al entrar con el control remoto al código 0-6-2-5-9-6.
Fig.5.1.1 Pantalla de ingreso al modo SDM (Service Default Mode)
En esta pantalla se puede observar en el primer renglón el tipo de TV al cual pertenece el chasis y la cantidad de horas de uso en números hexadecimales en este caso 29.
En el segundo renglón se coloca información con referencia al programa grabado en el micro de la plaqueta analógica y en el micro de la plaqueta digital (este TV tenía dos plaquetas main).
Philips nos daba de este modo una ayuda para saber si los tubos CCFL estaban al límite de su vida o aun tenían margen. Pero un simple cambio en el programa podría permitir utilizar este dato en forma non santa, para producir una falla catastrófica que dañara al TV. O podría ser una falla que pudiera repararse; como por ejemplo un cambio de memoria.
Es decir que es posible realizar la obsolescencia programada de un TV y que es algo que no aumenta el precio del mismo y como solo implica un cambio de programa puede hacerse en pocos minutos.
La segunda pregunta ya es más difícil de contestar porque es una respuesta técnico económica que requiere un análisis de mercado. ¿Cómo está distribuido el mercado de venta de TVs en este momento? Según los últimos análisis la mitad del mercado esta abastecido solo por dos empresas: Samsung y LG y el resto del mercado por todas las demás. Pero este es un frio dato económico, de gente que no sabe lo que hay adentro de un TV.
Nosotros estamos mucho mas al tanto de lo que hay en otras marcas de TVs que no sean las nombradas. Hay plaqueta y componentes Samsung y LG en gran proporción. Esto quiere decir que casi se puede asegurar que solo dos empresas dominan el mercado.
Y qué interés pueden tener esas empresas, en que sus TVs fallen en un tiempo determinado (quizás unos meses después del vencimiento de la garantía). La respuesta es obvia: obligar a una renovación del TV o por lo menos a una reparación obligada, que pueda estar dirigida a un componente que solo fabriquen esas firmas.
Atención; yo no estoy diciendo que esto ocurre, solo estoy analizando la posibilidad de que ocurra y las consecuencias que se obtendrían si ocurriera. Ud. me puede contestar que las otras empresas generarían de inmediato una polarización del mercado hacia ellas que cambiaría rápidamente la hegemonía del mismo. Es cierto, pero y que ocurriría si fuera un componente, como una memoria por ejemplo la culpable de generar la falla de los TVs.
¿Qué memoria seria la adecuada? La que tiene grabada el sistema operativo del TV. En este momento la memoria Flash Nand Paralelo. Repito, yo no tengo pruebas de la existencia de una obsolescencia programa, pero si existiera, el camino que indico sería el más probable.
5.2 CELDA DE MEMORIA Y LA MEMORIA PARALELO FLASH NAND
La memoria PSI que presentamos en el artículo anterior puede llamarse también memoria serie Flash Nand. Porque solo tiene un terminal de datos y los datos solo pueden salir como un caminito de hormigas, uno atrás del otro. En la paralelo es como si las hormigas pudieran salir como un ejército en formación de 8. Es evidente que en una memoria paralelo el flujo de datos es ocho veces mayor a igualdad de flujo por cada fila. ¿Y esos datos a donde van? Siempre van al mismo lugar, al microprocesador. Y las operaciones de control ¿se realizan por el mismo bus de datos y posicionamiento? No, porque estas memorias pueden llegar a guardar una gran cantidad de datos y es necesario magnificar el flujo de los mismos con señales de control independientes.
Una memoria no es más que una matriz de celdas de memoria y un sistema de control que guarda cada dato en el lugar correspondiente de la matriz. En la entrega anterior hablamos de la celda de memoria histórica que se hacía con un flip flop. Pero en el momento actual se utilizan celdas de memoria fabricadas a medida, con algo que podríamos llamar MOSFET digital de doble compuerta. El estado aislador (0) o conductor (1) del canal del MOSFET, depende del estado de una compuerta cercana al canal que a su vez depende del estado de una compuerta más alejada del canal, accesible desde el exterior. Como la compuerta interna está totalmente aislada puede acumular su carga durante años convirtiendo la celda en una memoria de un bit no volátil. En la figura 5.2.1 se puede observar la estructura de esta celda elemental.
Fig.5.2.1 Estructura de una celda de memoria
Las memorias flash NAND almacenan los datos en una matriz de celdas de memoria mediante transistores MOSFET de puerta flotante. Hay dos puertas, la Puerta de Control (GC, compuerta de Control, arriba con conexión al exterior) y la compuerta flotante (FG, abajo) ambas están aisladas por una capa de óxido de silicio (vidrio).
Los electrones fluyen libremente entre el terminal de fuente y el de drenaje cuando se aplica una tensión positiva a la compuerta de control como en cualquier MOSFET pero con esta disposición los electrones del canal son atraídos hacia arriba y quedan retenidos en la compuerta flotante. La compuerta flotante, está eléctricamente aislada con el mejor aislador que se conoce que es el vidrio, de modo que los electrones atrapados allí no desaparecen cuando se retira la tensión de la compuerta de control. De este modo el MOSFET sigue en su estado conductor por años.
Podríamos decir que una vez que fue programado para conducir así se queda. Se puede apagar la fuente pero los electrones quedan suspendidos en su lugar generando una compuerta activa de modo que si conecto la fuente el MOSFET conduce.
Para borrar la celda, se aplica una tensión inversa al canal mientras la puerta de control está conectada a tierra, repeliendo los electrones de la puerta flotante hasta el canal.
Para comprobar el estado de una celda se aplica una elevada tensión a la compuerta de control (GC). Si la compuerta flotante mantiene su carga, (es decir si los electrones siguen atrapados allí), la corriente por el canal no se altera, se sabe que la celda es conductora. Inclusive para evitar cualquier eventual borrado de los datos se refuerza la carga de la compuerta flotante mediante la compuerta de control en forma cíclica.
Esta actividad eléctrica de comprobación, desgasta la estructura física de la celda con el paso del tiempo. Por lo tanto, cada celda tiene un tiempo de vida finito, medido en términos comprensibles como ciclos de programado y borrado (programed/enable P/E cycles) y están directamente relacionados con la geometría del proceso (técnica de fabricación) y el número de bits que almacena cada celda. La complejidad del almacenamiento NAND requiere de unos procesos adicionales, incluyendo un gestor de bloques defectuosos que se dañaron por el uso y que son reemplazados por nuevos para que la memoria siga funcionando (en la jerga, el recolector de basura y el corrector de errores).
Cada memoria tiene decenas de millones de celdas y no se puede permitir que la falla de una celda detenga el funcionamiento del TV. Por eso la memoria tiene un sistema de autogestión que opera durante el arranque del TV. En ese momento se prueban todas las celdas y si falla una, el sistema de autogestión anula el byte con la celda dañada, toma uno nuevo le pone el número de fila y columna del dañado y sigue probando.
Esto es conocido por todos los que trabajan en PC y es una falla característica de los discos rígidos a los que cada tanto se le pide exploración del disco rígido y presentan una tabla con los sectores buenos pero vacios, buenos pero ocupados y los sectores malos que deben ser anulados o puenteados para evitar la pérdida de datos. Ver la figura 5.2.2.
Fig.5.2.2 Tabla de uso de una memoria
En el caso de un disco los sectores dañados son por lo general productos de malos aterrizajes de las cabezas durante los cortes y reinicios de la alimentación. Pueden producirse en un disco absolutamente nuevo y anular esos sectores es una reparación perfectamente adecuada.
Las memorias pueden ser retiradas de la plaqueta y colocadas en un cargador de memorias que posee un sistema similar de presentación de la estructura de filas y columnas. Inclusive se pueden puentear los sectores dañados y reutilizar la memoria que posiblemente funcione correctamente.
Pero en este caso la falla no se produjo por accidente sino por el daño natural que sufre este tipo de memorias debido a que están sometidas a elevados campos eléctricos en forma reiterativa. Esto significa que si falló un sector el resto de los sectores está a punto de fallar y cualquier reutilización de esa memoria es un riesgo de devolución en garantía.
Por eso la recomendación en caso de falla de una memoria es utilizar una memoria nueva para obtener por lo menos la duración original de la memoria. Luego analizaremos el caso especial del programa guardado en las memorias originales de Samsung o porque la misma memoria dura mucho mas en otros TVs.
5.3 EL FUNCIONAMIENTO DE LA MEMORIA FLASH AND PARALELO
Hay dos encapsulados para las memorias Flash paralelo, el de un chips y el de dos chips. El usado en la mayoría de los Smart TVs es de un chip y las conexiones corresponden con la figura 5.3.1 en donde se observa el circuito integrado desde arriba. Como se puede ver la mayoría de las patas están indicadas como NC (no conection = sin conexión) que en la figura están marcadas en blanco.
Fig.5.3.1 Distribución de patas en encapsulado simple
Como se puede observar la sección de señal esta a la derecha en patas salteadas. Es un puerto de 8 patas divididos en dos grupos de 4 patas. Y en el medio de los dos grupos se ubican las conexiones de masa y fuente. Por estas patas de señal ingresan y egresan datos y direccionamiento.
El sector izquierdo se encarga del control según el siguiente detalle:
La pata 16 CLE es el comando "Latch" habilitado. Esta entrada controla la activación de la transferencia de datos de entrada o salida.
La pata 17 ALE activa el latch de direcciones. Las direcciones son transferidas a la celda en el flanco de crecimiento de WE cuando ALE está alta.
La pata 9 CE negado es la habilitación de chip. Si el dispositivo está ocupado en otra operación, CE es ignorado y el dispositivo vuelve al modo de espera o borra la operación.
La pata 8 RE negado es la habilitación de lectura del chip. Es decir que controla la salida de datos. Los datos son activados exactamente cuando se produce el flanco de caída de la señal RE.
La pata 18 WE es la habilitación de escritura. Los comandos, las direcciones y los datos son introducidos en el flanco de salida del pulso WE. Suponemos que este pulso se utiliza ademas como clock del sistema sobre todo para el generador de sobretensión.
La pata 19 WP es la protección de escritura. El generador de tensión interno se resetea cuando la pata WP esta baja y así evita una escritura no deseada.
La pata 7 R/B negada indica el estado de la operación del dispositivo. Cuando esta baja, indica que el dispositivo está ocupado. Un dato que ingrese en ese momento puede borrar o generar una lectura aleatoria porque la memoria se encuentra ocupada en otra función.
NOTA: para la reparación del TV no es imprescindible conocer el funcionamiento interno de la memoria pero más adelante vamos a indicar el método seguro de trabajo para evitar que el TV vuelva a fallar y allí necesitamos tener una somera idea del funcionamiento interno.
5.4 EL CIRCUITO DE LA MEMORIA FLASH AND DEL D5500
Como este TV no tiene el circuito de la main nosotros lo levantamos lo mejor posible y los ofrecemos en la figura 5.4.1.
Fig.5.4.1 Circuito de la memoria y la fuente asociada
NOTA: cada pata que sale del superjungla debe tener su resistor de pull up externo, pero como la plaqueta es de triple capa es imposible seguir las pistas para encontrarlas. En lugar de ver las resistencias se pueden medir como lo indicamos en el artículo anterior y agregar una exteriormente si hay un circuito abierto.
Realmente el circuito no puede ser más simple porque todo ocurre adentro del superjungla ya que salvo la masa y la fuente tenemos conexiones pata a pata desde el superjungla hasta la memoria; no hay resistores serie que nos puedan ayudar en caso de cortocircuitos a masa para determinar la culpabilidad del superjungla o la memoria.
Pero el problema más grave es que no tenemos acceso a las patas del supermicro. En fin que es bastante poco lo que podemos hacer pero siempre se puede hacer algo.
5.5 REPARACIÓN DEL CIRCUITO DE LA MEMORIA
Resulta obvio que lo primero que debe hacerse es medir la tensión de fuente con absoluta precisión. El valor debe estar comprendido entre 3,1 y 3,5V. El valor de 3,1V no es muy importante; unos mV menos no van a provocar una falla de la memoria. Pero el valor máximo es importantísimo porque ya sabemos que la memoria toma la tensión de fuente y la multiplica internamente con circuitos del tipo diodo capacitor a la frecuencia del clock.
Por esta razón aconsejamos para hacer un trabajo perfecto achicar el resistor R602 de la fuente para ajustar la tensión en 3,2V.
En la figura 5.5.1 mostramos un circuito multiplicador para que el lector tenga una idea de lo que estamos diciendo y pueda entender que con 3,3V se pueden lograr tensiones mayores.
Fig.5.5.1 Multiplicador de tensión a capacitor y diodo
Ahora se entiende que un pequeño aumento en la tensión de fuente genere un incremento peligroso en el multiplicador. En los circuitos reales de memorias seguramente se utilizan muchas más secciones multiplicadoras. De cualquier modo no requieren tensiones muy elevadas porque las distancias interelectródicas son mínimas en el estado actual de la técnica de los microchips generados por técnicas fotográficas de luz ultravioleta.
Esto no es una novedad de las memorias Flash. En un MOSFET común y corriente la tensión de aislación de una compuerta no supera los 25V.
A partir de aquí habría que revisar todo el circuito resistor por resistor antes de tomar el camino más costoso que es cambiar la memoria flash. Pero las estadísticas en este caso son tan contundentes que realmente no tiene sentido perder más tiempo y se aconseja cambiar la memoria sobre todo si la falla es la clásica: un reinicio constante o (hipo de imagen).
Recién después, en los muy eventuales casos que no se recupere el hipo de imagen, se recomienda medir los resistores de pull up de cada pata de la memoria para tratar de encontrar alguno abierto.
5.6 HIPO DE IMAGEN Y ESTADISTICAS
El arranque normal de un D5500 es así:
1) Unos segundos después de conectar el TV a la red aparece el logo de Samsung en la pantalla, se mantiene por un par de segundos y luego se apaga la imagen (pantalla negra con back ligth apagado).
2) Si se pulsa la tecla de arranque local vuelve a aparecer el logo se apaga la imagen e inmediatamente se enciende en el ultimo canal sintonizado y un poco después aparece el sonido.
El arranque con falla de hipo es similar pero luego de desaparecer el logo y permanecer con la pantalla apagada un instante vuelve a aparecer el logo permanece un tiempo y vuelve a oscurecerse la pantalla. Y así hasta el infinito. A veces luego de estar un día entero con hipo puede ocurrir que enganche y siga funcionando todo el tiempo que se lo mantenga encendido pero si se lo apaga vuelve a encender con hipo.
Otra variante es que el ciclo de hipo sea suficientemente largo como para que llegue a aparecer imagen y sonido pero un poco después se corta. Podría llegar a funcionar hasta 3 o 4 minutos (el record fue de 8 minutos) pero finalmente se apaga. Esta variante estadística es bastante baja la gran mayoría solo llega a mostrar el logo.
En cuanto a la estadística podemos decir que tengo una estadística vieja y una nueva. La vieja fue realizada con datos de mis alumnos sobre 256 aparatos con hipo el resultado fue de 256 memorias falladas. La estadística nueva esta realizada con mis ventas de memorias y es de 358 memorias cambiadas exitosamente; nunca se encontró otra falla más que la memoria; solo tuvimos 5 quejas de compradores que dijeron que la falla se seguía presentando; yo les pedí que desuelden la memoria cambiada, limpien todo (memoria y circuito impreso) y vuelvan a soldarla muy cuidadosamente, sobre todo en las patas activas indicadas en la figura 5.3.1, y vuelvan a probar. El resultado fue que 4 comenzaron a funcionar bien y el quinto tuvo que repetir el proceso de soldadura por tercera vez.
Es importante diferenciar los casos en que el TV se apaga y no vuelve a encenderse; es decir se queda en la condición de stand by. Este caso bien podría ser una falla de memoria pero también podría ser cualquier otra falla que aparezca mientras el TV hace la prueba general de funcionamiento. Como ejemplo podríamos decir que una falla en el amplificador digital de audio provoca una quedada en stand by (es decir que el TV se protege). También puede ocurrir que falle el micro y detecte una falla del amplificador de audio cuando en realidad no la hay. En este caso habría que cambiar el superjungla pero esto es algo hipotético porque no existen en el mercado. Además se trata de un BGA que requeriría una máquina o una gran habilidad manual para su cambio. No se descarta que pueda existir un problema de soldadura; así que hay que realizar la prueba del "dedote" y posteriormente el reflux y el reballing.
Para que no le queden dudas le ofrecemos un video en donde se observa el arranque normal y el arranque con falla.
5.7 CONCLUSIONES
En este capítulo le ofrecimos una información sobre el funcionamiento de una celda de doble compuerta de las memorias Flash. Parece algo demasiado teórico para un reparador, pero yo le aseguro que es información necesaria para cuando la semana próxima leamos el capitulo 6 en donde le voy a explicar que ofrece el mercado hoy en día para reparar los TV con hipo. Le aseguro que hay de todo en la viña del señor llegando hasta un reparador que asegura que lo mejor es sacar la memoria bañarla en gasolina y prenderle fuego. Cuando se apaga la resuelda y se arregló el hipo. Posiblemente la memoria se lleve un susto terrible y todos sabemos que el hipo se cura con un susto.
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