1.5 基本故障的可维修性

本节将介绍硬盘各部位的常见故障及判断检测方法，并分析这些故障的可维修性。

1.5.1 各部位的常见故障

硬盘各部位的常见故障如下。

1．供电

硬盘供电取自主机，4个接线柱的电压分别是：红色为+5V；黑色为地线（两条）；黄色为+12V。通过线性电源变换电路，可以提供硬盘正常工作所需的各种电压。该供电电路如果出现问题，会直接导致硬盘不能工作，故障现象往往表现为无法通电、硬盘检测不到、盘片不转、磁头不寻道等。供电电路中经常出现问题的部位有插座的接线柱、滤波电容、二极管、三极管、场效应管、电感、保险电阻等。

2．接口

接口是硬盘与计算机之间传输数据的通路，接口电路出现故障可能导致硬盘检测不到、乱码、参数误认等现象。接口电路经常出现的故障有接口芯片或与之匹配的晶振损坏、接口插针折断或虚焊、脏污、接口排阻损坏等。部分硬盘的接口塑料损坏会导致厂商不予保修。

3．缓存

缓存用于加快硬盘数据的传输速度。如果缓存出现问题，可能导致硬盘无法被识别，或者虽能认盘但无法进入操作系统等故障的发生。

4．Flash ROM

Flash ROM用于保存硬盘的工作程序。硬盘的所有工作流程都与Flash ROM程序相关，通、断电瞬间可能导致Flash ROM芯片损坏、程序丢失或紊乱。Flash ROM不正常会导致硬盘不能被识别。

5．磁头芯片

磁头芯片贴装在磁头组件上，用于放大磁头信号、进行磁头逻辑分配、处理音圈电机反馈信号等。该芯片出现问题可能导致磁头不能正确寻道、数据不能被写入盘片、硬盘不能被识别、硬盘异响等故障的发生。

6．前置放大器

前置放大器用于加工和整理磁头芯片传来的数据信号。如果该芯片出现问题，可能导致不能正确识别硬盘。

7．数字信号处理器

数字信号处理器用于处理前置放大器传送过来的数据信号，并对该信号进行解码；或者接收计算机传来的数据信号，并对该信号进行编码。

8．电机驱动芯片

电机驱动芯片用于驱动硬盘主轴电机和音圈电机。目前，由于硬盘转速太高，常常导致电机驱动芯片发热量太大，从而造成损坏。据不完全统计，大约有70%的硬盘电路故障是由该芯片的损坏引起的。

9．盘片

盘片用于存储数据，发生轻微划伤时有可能通过软件按一定的算法解码纠错，但发生严重划伤时数据不可恢复。

10．主轴电机

主轴电机用于带动盘片高速旋转。目前的硬盘大多使用液态轴承马达，精度极高，剧烈碰撞后可能会使间隙变大，从而导致数据读取困难、硬盘出现异响或根本检测不到硬盘。出现该故障后，需用专用设备才能读取数据。另外，电机转速必须达到额定转速，因为达到额定转速后，硬盘内部的磁头闭锁机构才会释放磁头。例如，昆腾硬盘主轴驱动损坏会导致盘片转速不稳定，从而导致磁头反复定位，也会导致磁头敲盘而发出响声，当然也就不能完成硬盘初始化且无法识别硬盘了。

11．磁头

磁头用于读取或写入数据。硬盘受到剧烈碰撞时易导致磁头损坏，从而使硬盘无法被识别。碰伤盘片同样会导致数据不可读取。

12．音圈电机

音圈电机即闭环控制电机，用于把磁头准确定位在磁道上。该电机较少损坏。

13．磁头停放卡

以前只有笔记本硬盘和3.5英寸的IBM、日立硬盘有磁头停放卡，用于使磁头停留在启停区，所以这种硬盘容易出现磁头不能从盘片回到磁头停放卡上的故障，导致主轴电机不转（通常叫卡头）。

1.5.2 基本判断方法

系统在启动时，会进行一些基本测试，并根据测试结果给出错误提示，这些错误提示可以帮助我们了解故障的所在。常见故障提示信息的含义如下。

Data error（数据错误）：从软盘或硬盘上读取的数据存在不可修复的错误，磁盘上有坏扇区和坏的文件分配表。

Hard disk configuration error（硬盘配置错误）：硬盘配置不正确，跳线不对，硬盘参数设置不正确等。

Hard disk controller failure（硬盘控制器失效）：硬盘参数设置不正确等。

Hard disk failure（硬盘失效）：硬盘配置不正确，跳线不对，硬盘物理故障等。

Hard disk drive read failure（硬盘驱动器读取失败）：硬盘配置不正确，硬盘参数设置不正确，硬盘记录数据被破坏等。

No boot device available（无引导设备）：系统找不到作为引导设备的软盘或硬盘。

No boot sector on hard disk drive（硬盘上无引导扇区）：硬盘的引导扇区丢失，感染病毒，或者配置参数不正确。

Non system disk or disk error（非系统盘或者磁盘错误）：作为引导盘的磁盘不是系统盘，不含有系统引导文件和核心文件，或者磁盘本身故障。

Sector not found（扇区未找到）：不能定位给定扇区。

Seek error（寻道错误）：不能定位给定扇区、磁道或磁头。

Reset failed（硬盘复位失败）：硬盘或硬盘接口电路故障。

Fatal error bad hard disk（硬盘致命错误）：硬盘或硬盘接口故障。

No hard disk installed（没有安装硬盘）：没有安装硬盘，但是CMOS参数中设置了硬盘；硬盘没有接好或存在故障。

有时，系统会返回相应的硬盘故障代码。常见的硬盘故障代码如表1-1所示。

1.5.3 电路板的检测

下面介绍一些常见的硬盘电路板故障和简单的维修方法。

1．故障检测

电路板的检测，通常先采用直接目视法和闻嗅法，查看有没有明显的烧焦痕迹和断路（可使用台式放大镜或普通放大镜进行查看）。如果有烧焦部分，有时即使看不出来，也可能直接闻到烧焦的味道，由此即可判断电路板的状况。在这些方法不能奏效的情况下，还可以使用仪器设备进行测试。

加电自测时如果出现错误提示，一般就可以说明硬盘确实有故障，但也可能是硬盘数据线质量不好或者接触不良而导致的问题。此时，可先检查信号电缆线，查看插头与主板插槽是否插好，有无插错或接触不良，还可尝试更换一些电缆插头进行测试。实际工作中常会遇到这种情况，有些仅仅是电源线接头接触不好造成的硬盘工作不稳定。如果采用以上方法还不能解决故障，应进一步检测+5V、+12V电源是否正常，以此来判断是否存在外电路故障。

另外，还可以在加电情况下，用万用表测量部件或元件的各管脚对地电压值，并将其与逻辑图给出的或其他参考点的电压值进行比较。若电压值与正常参考值相差较大，可判断是该部件或元件有故障；若电压正常，则说明该部分完好，可转入对其他部件或元件的测试。硬盘步进电机额定电压为+12V。由于硬盘启动时电流较大，当电源稳压不良时（电压从+12V下降到+10.5V），会导致转速不稳或启动困难。硬盘驱动器插头、插座都有自己的标准电压，高电平为+2.5～+3.0V。若高电平输出电压小于+2.5V，低电平输出电压大于+0.6V，即说明存在故障。逻辑电平的测量可用示波器或逻辑笔进行。

除了测电压，还可以用万用表电阻档测量部件或元件的内阻，根据阻值的大小或通断情况来分析电路中的故障。一般元器件或部件的输入引脚和输出引脚对地或对电源都有一定的内阻，用普通万用表测量，通常表现为正向电阻小、反向电阻大。一般正向阻值在几十欧姆（记作Ω）至100欧姆左右，而反向电阻多为数百欧姆或更大，但正向电阻决不会等于0或接近0，反向电阻也不会为无穷大，否则就应怀疑管脚是否有短路或开路的情况。当断定硬盘子系统的故障点是在某一板卡或几块芯片上时，就可用电阻法进行查找。关机停电后，可测量元器件或板卡的通断、开路/短路、阻值等，并以此来判断故障点。硬盘步进电机绕组的直流电阻，标称值一般在24欧姆左右，如果测量值为10欧姆左右表示局部短路，如果测量值为0或小于10欧姆则表示绕组短路或烧毁。硬盘驱动器的数据线常用通断法进行测量，而其电源线则既可拔下单独测量，也可在加电状态下测量其对地阻值，如果阻止为无穷大表示断路，如果阻值小于10欧姆应怀疑局部短路，需进一步检查。

目前硬盘电路板上的元器件基本为贴片式元器件，西部数据、迈拓（Maxtor）、IBM、日立等硬盘的PCB控制电路板上的电阻、电容、二极管、三极管等都有统一的标识，如电容标注为“C”、电阻标注为“R”、二极管标注为“ ”、三极管标注为“Q”等。电阻上都标有数字和字母，如接口处的排阻上标注的“510”、“220”等，分别表示其阻值为51×100、22×100，即最后一位表示10的m次方，计算方法为用去掉最后一位数后的数字乘以10的m次方，再如“1002”表示其阻值为100×102, “1102”表示其阻值为110×102。

用万用表电阻档进行测量时要取下电阻的一个脚，因为如果被测电阻在电路板上和其他电阻并联，测得的阻值就会变小，从而使测量结果不够准确。

电容通常不会损坏，测量起来也不方便，而且一般的电容损坏也不会造成太大的影响。

二极管损坏的情况比较多，尤其是希捷和迈拓硬盘，其电源接口处的二极管容易损坏，表现大多为短路，阻值为0。二极管正向导通是有阻值的，锗管大约为1KΩ，硅管约为5～7KΩ，其反向阻值一般大于100KΩ。

维修硬盘的控制电路板时，二极管短路的情况较多，即阻值为0，表现为接通电源后主机电源会进行短路保护。

硬盘电路板上的三极管很少，一般也不易损坏，测量方法同二极管。三极管就是两个二极管而已。

2．维修方法

电路板的维修方法大体可以分以下几步。

第1步 用直接目视法进行观察。

第2步 测量电源接口处的+5V、+12V脚对地阻值，如果短路，一般为+12V脚处的二极管或电容对地短路。此时应找到损坏的二极管或电容，更换损坏的元器件，直到+5V、+12V脚对地不短路为止。

第3步 加电听硬盘主轴电机是否正常转动，磁头是否有初始化的声音（要接上数据线，尤其是有些品牌的串口硬盘，不接数据线磁头不会转动）。

第4步 如果加电后硬盘主轴电机不转也无电流声，要用万用表测量电源接口处标有“F”或者“L”的电阻（保险电阻），如果断路（电阻值很大），应进行更换。

当使用以上方法仍找不出故障点时，最直接的方法就是更换电路板（根据兼容规则用同型号硬盘的控制电路板进行更换），更多时候还需要同时更换ROM芯片（只有很少一部分硬盘的控制电路板可以通用）。

根据经验，控制电路板故障点主要出现在以下方面。

电源接口处的保险电阻烧坏（断路），尤其是2.5英寸和1.8英寸的笔记本硬盘（移动硬盘），表现为加电时硬盘主轴电机不转、无电流声。

电源接口处的稳压二极管烧坏（短路），尤其是3.5英寸的希捷、迈拓硬盘，希捷硬盘居多，表现为加电时主机电源短路保护。

电源接口处的滤波器和稳压器烧坏（短路），尤其是3.5英寸的西部数据、迈拓硬盘，表现为加电时主机电源短路保护。

数据接口处的排阻损坏或者开路，主要出现在IDE硬盘上，表现为硬盘型号被识别成乱码。

磁头读写控制芯片损坏（或者其外围电阻损坏），以2.5英寸硬盘居多，表现为主轴电机正常转动而磁头不动（接上数据线时）。

主控芯片损坏、管脚开路。如果主控芯片损坏，一般在加电时芯片会发烫，硬盘主轴电机不转，测量芯片周围的电容时，电容管脚对地短路。当芯片管脚开路时，硬盘加电后会正常初始化，但硬盘不能被识别或被识别为乱码。

电机驱动控制芯片损坏（烧坏或者不稳定）。一般加电时芯片会发烫或者已经烧焦。芯片烧坏后，硬盘加电时主轴电机不转；不稳定时，硬盘加电主轴电机能够起转但转速不够或发出异响（像磁头损坏后的声音，但是仔细听时其异响没有规律。磁头损坏时磁头会有规律地敲盘），或者硬盘冷却时能正常使用，发热后出现异响。

Flash ROM损坏或者数据丢失，表现为硬盘加电时主轴电机不转。数据丢失后硬盘可以初始化但初始化不完全，硬盘无异响但不能被识别，也不会出现乱码。由于硬盘的Flash ROM数据一般不通用（早期的硬盘大部分通用），所以修理起来难度很大，对硬盘固件的知识研究比较深的工程师才有可能修复此类故障。

前置放大器损坏，表现为磁盘加电时发出异响或者主轴电机正常转动而磁头不转动（接上数据线时）。由于前置放大器位于盘腔内部，更换时需要开盘，而且现在的硬盘前置放大器采用BGA封装，更换难度大，所以一般采用更换磁头的方法来解决。早期更换磁头的数据恢复成功率可达到100%，但随着数据密度的增加，成功率有一定幅度的下降。

维修硬盘时需要特别注意以下几点。

拿到故障硬盘时，在加电检测之前要用“直接目视法”查看控制电路板有无烧伤。

检测电源接口处的+5V、+12V脚对地阻值。如果阻值为0，应找出损坏元件，直到阻值正常为止。

更换控制电路板时，一般要更换Flash ROM。由于Flash ROM很“脆弱”，温度高时会被烧坏，所以更换时要注意温度不能太高，而且只能对其管脚均匀加热，不能对芯片中心加热。当然，更换所有的集成IC时最好都这样做，只是由于Flash ROM的唯一性，所以需要特别注意，因为损坏Flash ROM可能导致数据彻底丢失。

早期生产的SCSI硬盘，如果更换控制电路板后可正常识别，但无法正常读写数据，需要更换Flash ROM。

对1.8英寸的东芝硬盘，特别是孔式接口硬盘，在维修时要注意转接头的方向。一旦错将+5V电源直接接到主控芯片上，主控芯片马上会被烧坏。由于Flash ROM也集成在主控芯片里，所以烧坏后硬盘几乎不能修复，数据也将无法提取。

2.5英寸以下的硬盘只需要+5V供电。3.5英寸及以上硬盘的+12V供电主要给主轴电机供电，+5V供电主要给其他控制电路供电。

更换控制电路板时，最好能使用同型号硬盘的电路板。如果找不到同型号硬盘的电路板，可以使用板号一样的硬盘控制电路板，例如日立的HTS541680J9SA00硬盘可以用HTS541660J9SA00硬盘的控制电路板进行更换（其板号为220-0A28613-01），但主控芯片型号必须一样（其主控芯片型号为0A28644），而且需要同时更换Flash ROM。

更换缓存时也要使用同品牌、同型号硬盘的缓存，否则硬盘能被正常识别，但会出现全盘坏扇区。当然，缓存损坏的情况极少。

硬盘的电路非常复杂，集成度越来越高，每一代的硬盘的常见故障点都不一样，需要在维修时归纳总结，不过其中也不是没有规律，只要见得多了，修得多了，就能很快找出故障点。

在修理硬盘时，有时也会用到电流测试法。这是因为局部短路时，短路元件会升温、发热并可能引起保险丝熔断。这时，可将万用表串入故障线路，检查电流是否超过正常值。硬盘电源+12V的工作电流一般为1.1A左右。当硬盘负载电流过大时，会使硬盘启动时好时坏。如果电机短路或负载过大，轻则导致保险丝熔断，重则导致电源控制芯片烧坏、开关调整管损坏。

如果条件许可，可将测试信号送至故障部位进行测试，例如用逻辑笔或示波器按逻辑图进行检测。如果被检测部分出现波形延迟过大、相位不对、波形畸变等现象，则说明故障点就在当前部分，应仔细进行进一步的检查。

在维修时，最简单有效的方法就是直接采用替换法确定故障部件。硬盘电路板具有一定的通用性，可根据其通用性标签使用无故障的电路板进行替换，以验证电路板是否损坏。在使用这种方法时，要把需要恢复数据的硬盘电路板替换到不需要恢复数据的盘体上进行检测，尽量避免对需要恢复数据的硬盘造成不必要的意外损坏。

1.5.4 IDE/SATA接口

IDE接口标准中各针脚信号的定义如表1-2所示。“方向”是相对硬盘而言的，“I”表示进入硬盘，“O”表示从硬盘出来，“I/O”表示双向，名称后带有“-”表示低电平有效。

主机对IDE硬盘的控制是通过硬盘控制器上的两组寄存器实现的，其中一组为命令寄存器组，另一组为控制/诊断寄存器，如表1-3所示。

特征寄存器中的内容作为命令的一个参数，其作用随命令而变化。扇区数寄存器用于指示该次命令所需传输数据的扇区数。扇区号寄存器、柱面数寄存器（低、高）、驱动器/磁头寄存器合称介质地址寄存器，用于指示该次命令所需传输数据首扇区的地址，寻址方式可以用柱面/磁头/扇区（Cylinder/Head/Sector, CHS）方式或逻辑块地址（Logical Block Addressing, LBA）方式在驱动器/磁头寄存器中指定。

命令寄存器用于存储执行的命令代码。当向命令寄存器写入命令时，相关的参数必须先行写入。写入命令后，硬盘立即开始执行命令。状态寄存器保存硬盘执行命令后的结果供主机读取，其主要位有BSY（驱动器忙）、DRDY（驱动器准备好）、DF（驱动器故障）、DRQ（数据请求）、ERR（命令执行出错）。辅助状态寄存器与状态寄存器的内容完全相同，但读取该寄存器时不会清除中断请求。错误寄存器中包含了命令执行出错时硬盘的诊断信息。

数据寄存器是在PIO（Programming Input/Output）传输模式下主机和硬盘控制器的缓冲区之间进行数据交换的寄存器，是数据端口在DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）传输模式下专用的数据传输通道。

后来出现的80针线硬盘对40针线硬盘是兼容的，增加的40条线是在原有40芯排线的每条线芯之间都增加了1条线，并将这40条新线与原有40芯排线之中的7条地线相连，把构成串扰（Crosstalk）现象的电磁波滤走（在高速电子信号传输系统中，当大量带着高频信号的电线互相靠近的时候，信号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是Crosstalk现象），以提高数据传输的稳定性。

笔记本的2.5英寸硬盘是44针的，1～40针与3.5英寸硬盘针脚的定义相同，后4针是电源针脚，按照与前面40针相同的顺序数下来，依次为+5V、+5V、Ground、空。

SATA的全称是“Serial Advanced Technology Attachment”（串行高级技术连接），是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。在IDF Fall 2001大会上，Seagate发布了Serial ATA 1.0标准，正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘外部传输速率的理论值提高到150MB/s，比PATA标准的ATA/100高出50%，比ATA/133也高出约13%，而SATA接口2X和4X标准的传输速率更是达到300MB/s和600MB/s。

SATA硬盘数据接口为7针，如图1-18所示，电源接口为15针。笔记本硬盘接口与台式机硬盘接口一样，只是没有提供+12V的额定电压，如图1-19所示。

1.5.5 基本故障的可维修性

下面简单分析硬盘基本故障的可维修性。

1．引导出错，不能正常启动

这种情况下，有时候可能只是操作系统或文件系统出错，清除MBR、重新分区就可以修好，如若不行，归入以下第3点。

2．出现坏道

硬盘出现坏道时，可正常分区，可格式化，但SCANDISK扫描会发现“B”标记，也就是通常所说的有了“坏道”，并且常常出现系统变慢、长时间无响应等现象。无论是物理坏道还是逻辑坏道，“B”标记数量少的话，基本上都可以修好，使用MHDD、THDD等工具软件就可以解决。

3．不能正常分区或分区后无法格式化

这种情况需要使用专业维修软件修理。视不同品牌、不同型号的硬盘，修复成功率有所不同。

4．通电后主轴电机不转

这种情况一般是电路板发生了故障，换掉电路板IC或整个电路板（需要根据电路板兼容性标签选择可替换的电路板）均可修复，起转后视不同情况进行处理。当然，极个别情况下也有可能是主轴电机出现问题，只是这种问题出现的概率很低，有时可能只是主轴电机被卡住。

5．自检声正常，BIOS不认盘

这种情况可能由多种原因造成。如果是电路板的问题，则修复电路板；如果是硬盘进入内部保护模式，则需用专业软件切换。富士通硬盘出现这种问题的情况较多，修复成功率也较高。如果是其他问题，需进一步进行处理。

6．通电后磁头敲击不止或敲击延续一段时间后停止

这种情况多由磁头损坏引起，可以通过更换磁头来恢复数据（根据磁头兼容性规则），但各个品牌硬盘恢复的成功率差别很大，需要谨慎选择。如果不需要挽救数据，就没有必要更换磁头，因为市场上没有单独的磁头出售。

7．遗忘密码

大部分硬盘可以设置密码保护，如不慎忘记密码，将极难解开。不过办法还是有的——大部分型号的硬盘都可以用专业软件或设备去除密码保护（如PC3000、硬盘维修指令等）。

8．受损严重，坏扇区过多

如果硬盘受到严重破坏，坏扇区太多（有些型号的硬盘坏扇区不允许超过3 000个，有些不允许超过8 000个，有些却允许超过10 000个），解决方法是切除有问题的磁头，用降低容量并更改型号的方式把原硬盘当做低一级的硬盘使用，也就是通过专业软件将集中出现问题的盘片存储区域除去不用。在后面的章节中，将针对各品牌的硬盘详细介绍其操作过程。