Réparation HDMI PS4

Réparation HDMI PS4

Diagnostic de la panne

Bon ici pas besoin d’être Docteur House…
J’ai acheté sur le bon coin une console PS4 pour pièces, le vendeur m’ayant indiqué qu’elle ne fonctionne plus depuis que son enfant s’est pris le pied dans le câble HDMI, celui-ci a donc été violemment arraché (le câble hein ! pas l’enfant).
Diagnostic simple : la sortie HDMI (seule sortie vidéo de la PS4) ne fonctionne plus.

 

Ouverture de la PS4

Je ne vais pas indiquer ici comment démonter la PS4 puisque d’autres l’ont fait beaucoup mieux que moi.
Je vous conseille donc la Vidéo de David Inman.

 

 

 

Première surprise…

Visiblement, je ne suis pas le premier à tenter la réparation de ce connecteur HDMI…
Il y a des traces évidentes de surchauffe proche du connecteur.
Pire ! Certains CMS (Composant Montés en Surface) ont disparu.

La photo ci-dessous montre la zone un peu brûlée avec les deux composants CMS.

Origines du problème…

Ici, un bricoleur est passé avant moi et a finalement fait plus de mal que de bien. On apprend tous les jours de nos bricolages. Le connecteur étant également fortement fixé avec beaucoup de soudure de l’autre côté de la carte, il faut donc beaucoup de chaleur pour parvenir à le sortir.
Mais vous devez diriger cette chaleur pour ne pas qu’elle brûle le reste de vos composants autour.
Pour ce faire, il vous faudra :
– Choisir un décapeur thermique précis (le diamètre de la sortie d’air chaud doit être assez petit)
– Appliquer de la pâte thermique sur le connecteur (cette pâte à la propriété de très bien conduire la chaleur, elle vous permettra de chauffer la zone visée plus facilement)
– Protéger les circuits autour du connecteur avec du scotch (évidemment, du scotch robuste en température type scotch Kapton)
J’en conviens, tout le monde n’a pas ce matériel à portée, mais il est simplement indispensable.

Faut-il continuer ou prononcer l’heure du décès ?

Fort heureusement pour moi, la PS4 est très répandue et grâce à d’autres bricoleurs du web j‘ai pu trouver des photos du HDMI de la PS4 avec les composants (merci à A.Paul auteur de la photo) :

Sur les deux composants, celui du haut ressemble à un condensateur en boîtier CMS 0603. La valeur de ce condensateur n’est pas identifiable directement.
Enfin en dessous, on a un composant qui semble être une diode (on voit sur le boîtier une barre blanche qui représente la cathode). La encore, impossible d’identifier directement quel type de diode.

 

On constate, en mesurant sur le circuit, que les deux composants sont connectés à la pin 18 du HDMI d’un coté et à la masse de l’autre côté.
Hors, la pin 18 du HDMI est l’alimentation 5 V. Il y a donc de bonnes chances que la diode soit une protection contre les surtensions (Diode Zener) et que le condensateur soit un simple condensateur de découplage. En théorie, ces composants ne sont donc pas indispensables au fonctionnement de la sortie HDMI.

On continue 🙂

Un mot sur la diode Zener

Les diodes Zener, contrairement à une diode conventionnelle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens (le sens direct), sont conçues de façon à laisser également passer le courant inverse. Mais ceci uniquement si la tension à ses bornes est plus élevée que le seuil de l’effet d’avalanche. C’est cet effet qui est exploité ici pour protéger les circuits des surtensions. Sur la PS4 il s’agit vraisemblablement d’une diode zener de 5.6V et de 100mW (c’est celle installée sur la PS3).
Ce qui veut dire que si la tension dépasse ce seuil, la Zener se met à conduire le courant en inverse et limite la tension à cette valeur de 5.6V, protégeant ainsi les autres circuits. Mais ces diodes sont données avec un puissance maximale à respecter (elle est simple à calculer, c’est la tension zener multipliée par le courant qui traverse la diode). Pour cette diode de 100mW et de 5.6V le courant inverse ne doit donc pas dépasser 17.8mA. Hors une source HDMI peut fournir jusqu’à 55mA. Il me semble donc que cette diode est « sous-dimensionnée » par Sony (il y a sûrement une raison à ça, mais je ne la connais pas).
Pour en revenir à mon circuit, j’ai mesuré cette diode et elle conduit dans les deux sens, elle est donc cassée (elle a pu casser en température en étant brûlée par mon prédécesseur ou cassée en surtension puisqu’elle est sous-dimensionnée).
Je dois donc la retirer puisqu’elle maintient la sortie HDMI en court-circuit.

Un mot sur le condensateur de découplage

Les condensateurs de découplages sont extrêmement présents sur toutes les cartes électroniques.
Alors, à quoi ils servent ?
Pour le vulgariser, ils servent de « mini-réservoir d’énergie ». Si vous placez un circuit intégré sur une carte, celui-ci est alimenté. Il consomme alors du courant. Sauf que cette consommation de courant n’est pas constante dans le temps. Suivant l’activité du circuit intégré, on alterne les appels de courant et les chutes de courant. Irrémédiablement, ces variations de courant entraînent des variations des tensions d’alimentation. Et ça, ce n’est vraiment pas bon !
Pourquoi c’est si grave ? Qui dit variation des tensions dit variation des champs électriques et interférences…
Les alimentations sont polluées d’interférences sur toute la carte.
Ce condensateur n’est donc pas indispensable au sens strict du terme, mais il est fortement conseillé…
Une valeur standard conseillée est de 100nF et ici, il suffit qu’il tienne une tension de 5.6 Volts.
En résumé, il agit comme un filtre, empêchant les hautes fréquences de passer, et s’opposant aux brusques changements de tension.

Connecteur HDMI

Ces connecteurs HDMI sont traversants à travers le PCB par 4 points qui nécessitent un paquet de soudure de l’autre côté de la carte (flèches noires sur l’image à gauche). Ces points servent mécaniquement à la fixation du connecteur à la carte afin que la fiche ne bouge pas lors des branchements. Mais ces 4 points sont aussi connectés électriquement au potentiel de masse. 
Les câbles HDMI transportent des signaux vidéo « rapides ».
C’est-à-dire à des fréquences hautes. Ce qui implique des problématiques de CEM (Compatibilité Électromagnétique). En d’autres termes, ces signaux sont susceptibles d’être perturbés par les radiations électromagnétiques de l’environnement. Pour pallier à ce problème, les câbles et connecteurs HDMI sont blindés. Ils sont entourés de métal pour former une cage de Faraday. Les ondes ayant beaucoup de mal à traverser le métal, les flux vidéo sont protégés (jusqu’à un certain niveau de radiations dit « seuil de susceptibilité »).
Sous la flèche rouge, on trouve les 18 broches pour les connections électriques du HDMI lui-même.

Changement du connecteur

Pour le changement du connecteur, on suit la recette :

Retirez le connecteur

–  protection au scotch kapton des circuits autour du connecteur
– appliquer pâte thermique sur le connecteur
– chauffer localement et retirer le connecteur avec un pince quand la soudure est fondue

Bien nettoyer les pastilles de connexions

avec un gros fer à souder et de la tresse à dessouder : appuyez avec votre fer sur la tresse à dessouder elle-même appuyée sur les pastilles. Par capillarité, la soudure est capturée dans la tresse.
Si la tresse reste « collée » aux pastilles, surtout ne tirez pas pour retirer la tresse, vous risquez d’arracher la pastille. Une seule chose à faire, chauffer avec votre fer jusqu’à ce que la soudure soit à nouveau liquide.

– idem pour le nettoyage des trous de fixations.

Placez le nouveau connecteur

– placez le nouveau connecteur sans le souder et vérifiez à la loupe l’alignement des pattes du connecteur avec les pastilles. S’il n’est pas correct, vous devez tordre légèrement les 4 pattes traversantes du connecteur HDMI dans le bon sens pour compenser le décalage.

– quand vous êtes satisfait de l’alignement, soudez les 4 broches traversantes en maintenant le connecteur plaqué contre la carte (autant que possible).

Soudez les pinouilles

étalez de la pâte thermique sur les broches à souder
– munissez-vous de votre fer à souder avec la pointe la plus fine possible
Pour chaque broche :
– avec votre fer à souder, faite un contact rapide sur votre fil d’étain (cela permet de mettre une toute petite quantité de soudure sur la pointe du fer)
à l’aide de la loupe, appuyez avec votre fer sur la broche pour la maintenir quelques secondes contre la pastille, celle-ci doit rester collée à la pastille

Eventuelles corrections

Si comme moi, vous avez arraché une pastille en sortant le connecteur, vous pouvez corriger avec un fil pour établir la connexion :

Les connexions sont indiquées sur photo de A.Paul :

Tests des branchements

Pour vérifier les connections, j’ai opté pour la solution suivante : sacrifier un câble HDMI.
Ayant trouvé un tout petit câble HDMI inutile, je m’en suis servi pour valider point par point chaque connexion.
Cette méthode m’a permis de vérifier la conductimétrie a travers l’intégralité du connecteur (donc aussi que chaque pastille et bien connectée à sa broche) mais aussi de facilement mesurer entre les fils qu’il n’y a pas de contacts entre les pins de l’HDMI.
Pour se faire, vous avez besoin de deux documents la photo de A.Paul des points de connexions sur la carte et la description des signaux sur le câble HDMI :

Voici la manipulation :

Sur la photo ci-dessus les nappes roses, bleues et dorées représentent les groupes A,B,C,D , chacune contenant 3 fils.

Remontage et test de la PS4 (sans condensateur)

L’heure du verdict a sonné et c’est bien passé, j’ai une image sur mon écran d’ordinateur.
Victoire ! Ah non pas tout à fait…
En l’état, la console de jeux et totalement jouable sur le petit écran. Mais en y regardant de plus près, lorsque des images noires sont produites par la PS4, certains pixels blancs apparaissent et produisent un effet de « bruit » à l’écran.
J’ai donc testé avec un autre téléviseur plus grand et cette fois-ci, la console de jeux devient impraticable, des bandes entières de l’écran deviennent blanches de façon aléatoire…
Ce comportement fait fortement penser à des interférences, on en revient donc à notre condensateur, dont le manque se fait finalement sentir…

Rajout du condensateur

J’ai testé de rajouter un condensateur de découplage de 100nF. Malheureusement, je n’en avais pas en boîtier correspondant. Je l’ai donc connecté avec des petits-fils sur l’empreinte de la diode :

Le câble HDMI

La qualité du câble HDMI est essentielle ! Je le répète, ces signaux sont sensibles aux interférences.
En choisissant un bon câble, celui-ci aura un bon blindage et de bon contact (très conducteur).
Je vous conseille la marque LCS Orion sur amazon : ils ont un très bon rapport qualité/prix.
Leurs câbles sont très rigides : preuve de l’épaisseur du blindage et du tressage des fils.

 

Bilan

Avec l’ajout du condensateur de découplage et du câble HDMI de qualité, la PS4 fonctionne très bien sûr le grand téléviseur.
En y regardant de très prêt sur le téléviseur, sur une image fixe, on peut tout de même apercevoir quelques pixels qui varient.
Ce léger défaut est très probablement dû au fil placé pour faire la connexion manquante sur le connecteur HDMI.
Les résistances de contact des soudures entraînent une différence d’impédance entre la connexion faite avec le fil et les autres connexions faites par les pistes du PCB.

Cela dit, la console et tout à fait fonctionnelle, et on ne voit pas le défaut à moins de coller sur nez sur l’écran.
Cette réparation est donc terminée, la patiente est sauvée.
*générique de fin Dr House*

 

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