Apple'ın fabrikada ters polariteyle lehimlediği LC III kapasitörü
(downtowndougbrown.com)- Macintosh LC III serisindeki C22 kapasitörünün -5V güç hattına ters bağlandığı; yalnızca bileşenin montaj yönünün değil, PCB serigrafisinin de hatalı olduğu doğrulandı
- C22, -5V hattı için bir bulk kapasitör; kart üzerindeki işarete göre takıldığında artı ucu -5V'a, eksi ucu toprağa bağlanıyor ve güç verildiğinde kapasitörün uçları arasında -5V oluşuyor
- Orijinal Mac LC ve LC II ile sonraki LC 475'te -5V kapasitörün eksi ucuna, toprak ise artı ucuna bağlı; bu yüzden yalnızca LC III'ün yönü dönemindeki tasarımlardan farklı biçimde sapmış durumda
- Fabrikada takılan 16V alüminyum elektrolitik kapasitörler bu hataya dayanmış görünüyor; ancak onarım sırasında yaygın kullanılan tantal kapasitörler aynı yönde takılırsa aşırı akım, seri port sorunları ve yangın riski ortaya çıkabilir
- LC III'ü recap ederken C22, PCB işaretinin tersine takılmalı; güç kapalıyken multimetre süreklilik testiyle artı ucun toprağa, eksi ucun -5V'a bağlı olup olmadığı doğrulanabilir
LC III'te bulunan C22 polarite hatası
- Macintosh LC III'te güç konnektörünün çevresinde C19, C21 ve C22 olmak üzere üç kapasitör yer alır
- C19: +5V güç hattı için bulk kapasitör
- C21: +12V güç hattı için bulk kapasitör
- C22: -5V güç hattı için bulk kapasitör
- Kart serigrafisi üç kapasitörün de alt tarafını artı uç olarak gösteriyor ve fabrikada takılan kapasitörler de eksi uçları yukarı bakacak şekilde monte edilmişti
- C19 ve C21 pozitif güç hatlarına bağlı olduğundan bu yön doğru; ancak C22 -5V hattına bağlı olduğu için aynı yönde takıldığında polarite ters uygulanıyor
Devre ölçümüyle doğrulanan bağlantı durumu
- Kapasitörler sökülüp kart incelendiğinde, her kapasitörün eksi pad'inin toprak düzlemine bağlı olduğu görüldü
- C22'nin artı pad'i güç konnektöründeki -5V pinine doğrudan gidiyor
- Multimetre süreklilik testinde de C22 artı ucunun -5V pinine, C22 eksi ucunun ise toprağa bağlı olduğu doğrulandı
- Güç verildiğinde C22'ye -5V ters gerilim uygulanıyor; bu tür polariteli kapasitörlerde artı uç geriliminin eksi uç geriliminden büyük veya ona eşit olması gerekir
- Doğru bağlantı, C22 artı ucunun toprağa, eksi ucunun ise -5V'a bağlı olduğu düzendir
Diğer Mac modelleriyle karşılaştırma
- Orijinal Mac LC, LC III ile aynı güç kaynağını kullanır; ancak -5V hattı kapasitörü doğru yönde takılmıştır
- -5V kapasitörün eksi ucuna bağlanır
- Toprak kapasitörün artı ucuna bağlanır
- Sonuç olarak kapasitörün uçları arasında +5V oluşur
- LC II de orijinal LC ile aynı yönü kullanır
- LC III'ün ardılı LC 475 de orijinal LC'deki doğru yöne geri döner
- Bu karşılaştırmalar nedeniyle LC III'teki C22 sorunu basit bir bileşen montaj hatası değil, PCB serigrafisini de içeren bir tasarım hatası olarak değerlendiriliyor
O dönemde neden fazla ortaya çıkmadı?
- Fabrikada takılan kapasitörler 16V sınıfındaydı ve gerçekte -5V ters gerilime maruz kalıyordu
- Bu düzeyde ters gerilim elektrolitik kapasitörü kalıcı olarak hasara uğratabilir, ancak her zaman patlamaya yol açacak kadar ağır olmayabilir
- -5V hattı esas olarak RS-422 seri portu için gerektiğinden, kapasitör düzgün çalışmasa bile sorun sistem genelinde belirgin şekilde ortaya çıkmamış olabilir
- Söz konusu karttaki orijinal SMD elektrolitik kapasitörlerde sızıntı vardı; özellikle C21'in sızıntısı ağırdı ve lehim maskesi ile bakıra zarar vermişti
Recap sırasında artan tantal kapasitör riski
- Günümüzde vintage Mac onarımlarında elektrolitik kapasitörler yerine sıkça tantal kapasitörler kullanılıyor
- Tantal kapasitörler ters yönde takılmaya elektrolitik kapasitörlere göre daha az toleranslıdır
- C22'nin fabrika yönünde tantal ile değiştirildiği bir vakada -5V hattı geriliminin yanlış çıktığı gözlemlendi
- Sorunu ilk gündeme getiren paul.gaastra, tantal C22 yanlış yönde takıldığında akımın 1.3A'ya kadar çıktığını ve gerilimin -2.3V'ta kaldığını bildirdi
- -5V hattı bu duruma geldiğinde en azından seri port sorunları yaşanabilir; en kötü durumda kapasitör patlayabilir veya alev alabilir
- Bu, güç kaynağı için de iyi değildir; söz konusu -5V hattının nominal değeri 75mA'dir
Onarım sırasında kontrol yöntemi
- LC III'ü recap ederken C22, PCB serigrafisinin gösterdiği yönün tersine takılmalıdır
- Güç kapalıyken multimetre süreklilik testiyle şunlar doğrulanabilir
- C22 artı ucu toprağa bağlı olmalı
- C22 eksi ucu -5V'a bağlı olmalı
- Güç açıldıktan sonra DC gerilim modunda ölçüm yapıldığında, negatif prob kapasitörün eksi ucuna, pozitif prob artı ucuna değdirildiğinde kapasitörün uçları arasında 5V görülmelidir
- -5V hattına sahip diğer Mac'lerde de doğru bağlantı bu şekildedir
1 yorum
Hacker News yorumları
Bugün, 34 yıllık bir bilgisayarın PCB’sine bir kapasitörü ters takmak gerektiğini öğrendim.
Çarşambaya epey üretken başlıyorum.
On yıllar önceki giriş seviyesi elektronik dersinde, akım hangi yönde akarsa aksın aynı çalışan parçalar gibi ele almıştık.
Bugünü üretken bir gün sayabilirim gibi.
Böyle örnekler o kadar çok ki gerçek dışı gelecek kadar fazla; daha da saçma olanları var.
Birkaç yıl önce lineer bir güç kaynağını tamir ederken bir tane buldum; servis kılavuzu olmadığı için önce tersine mühendislik yapmam gerekti.
Tüm kablolamayı çıkarınca bir elektrolitik kapasitörün iki bacağının da toprağa bağlı olduğunu gördüm; bu hatayla binlerce güç kaynağı sevk etmiş olmalılar, ama kimse fark etmemiş gibi.
Kartın çeşitli yerlerine bolca kapasitör serpiştirmek yaygındır; çünkü kapasitansın eksik olmasındansa fazla olması genelde daha iyidir.
Hâlâ gayet iyi çalışıyor.
Commodore, 68040 işlemcili Amiga 4000’in CPU kartı olan A3640 üzerine 3 kapasitörü ters takmıştı: https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
Burada da geçiyor: https://amiga.resource.cx/exp/a3640
Bu yüzden ekranda gözle görülür artefaktlar bile oluşuyordu; belli ki fabrikanın sorunu fark etmesi için yeterli olmamış.
Baştan savma üretim kalitesini saymaya kalksan sonu gelmez; ardından A1200’e kusurlu ve temel konfigürasyonu ancak zar zor taşıyabilen güç kaynakları koymak gibi kasıtlı kötü kararlara kadar gidiyor.
Daha komiği, daha zayıf model olan A500’de kullanılan güç kaynağının çıkışı daha yüksekti.
CD32 ve A4000 üzerinde de ters takılmış kapasitörler vardı.
Yazarın PCB tasarım akışını yanlış anladığını düşünüyorum.
Bu ne “fabrikadaki parça yerleşim sorunu” ne de silkscreen hatası; devre şemasındaki bir hata.
Yerleşim CAD’i çoğu zaman tasarım mühendisliğinin sağladığı şemayı izleyen başka bir ekip tarafından yapılır; otomatikleştirilmiş akışlar da yaygındır.
Silkscreen, doğrulanmış kütüphanelerde önceden tanımlıdır; o ekibin görevi mühendislik şemasını yeniden doğrulamak değildir.
Parçalar yerleşim verilerine göre yerleştirilmiş; iki ekip de hatalı spesifikasyonu temel alarak kendi işini doğru yapmış sayılır.
Gerçek montaj fabrikası, hassas fikrî mülkiyet olduğu gerekçesiyle çoğu zaman şemalara erişemez.
30 yıllık bir bilgisayarı suçlayacaksanız en azından doğru ekibi suçlayın. Fabrika yanlış lehimlemiş değil; kendisine söylenen şekilde, tam olarak ters lehimlemiş.
Bizim şirkette şematik tasarım ve yerleşimi birlikte ele alıyoruz; ikincisini yapamayan adayları eliyorduk.
Bunun başlıca nedeni, yerleşimin artık sonradan eklenen bir iş olmaktan çıkıp sistemin elektrik tasarımının çekirdeği haline gelmesi; hangi hatların hangi özelliklere göre optimize edilmesi gerektiği konusunda devre tasarımcısı ile yerleşim sorumlusu arasında sıkıcı bir ileri-geri sürecine pek yer kalmıyor.
80’lerin ortasında CS öğrenci birliği başkanıydım ve fen fakültesinin bilgisayar laboratuvarını işletiyordum.
Yaklaşık 20 Mac 128k bulunan bir odamız vardı; Apple kapasitörleri nereden tedarik etti bilmiyorum ama birinci sınıf mal değillerdi.
Her hafta bir Mac beyaz dumanlar çıkararak ölürdü; Apple’a tamire gönderdiğimiz sırada dönüşümlü kullanmak için birkaç yedek makinemiz de vardı.
Not: Yine de bugüne kadarki en sevdiğim Mac IIcx’ti; “full page display” ile kullanınca gerçekten rüya gibiydi.
Bir gün şebeke gerilimiyle çalışan bir cihazda hata ayıklaması gerekiyordu ve izolasyon trafosu olmadan şebeke elektriğini ve programlama dongle’ını aynı anda bağlamayı deneyeceğini söyledi.
Dongle kelimenin tam anlamıyla patladı; plastik kapağının bir anda sessizleşen ofiste masaya çarpması en çok aklımda kalan sahne.
Şirketin sağladığı monitör ve cihaz da bozuldu, ama ortadaki kişisel Mac mini bir şekilde hayatta kaldı.
Eski bir anı aklıma geldi.
Yaklaşık 30 yıl önce ilk kez GHz bandı frekanslarla çalışan bir PCB tasarlamıştım.
Yüzlerce MHz’in üzerindeki frekanslar için zorlu iletim hattı güzergâhlarıyla doluydu; tüm yüksek hızlı sinyallerin tasarlandığı gibi çalışması, sinyal bütünlüğü ve güç bütünlüğünün de mükemmel olması hâlâ gurur duyduğum bir şey.
Büyük FPGA özellikle zorluydu ve yayılan gürültü testinden de geçti.
Ama tek bir şeyi batırmıştım: doğru akımı.
Nasıl yaptıysam DC giriş konnektörünü ters yerleştirmişim.
Kart çok pahalıydı, tanesi 2 bin dolardı ve hemen yeniden üretemiyorduk; bu yüzden konnektörü ters takıp elektronların doğru yönde akmasını sağlayacak bir kontak seti tasarlamak zorunda kaldım.
Ondan sonra, çoklu GHz tasarımlarda iyiyim ama DC devreler bana emanet edilmemeli diye bir şaka çıktı.
Commodore, ses bölümünün negatif voltaj hattında da aynı hatayı yapmıştı; pahalı, üst seviye CPU kartlarında bile bir şekilde aynı sorun vardı
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 “Orijinal parça ters takılmış olabilir! Kondansatör haritasını ve yönünü kontrol edin”
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 “A4000’de orijinal olarak bulunan 2 kondansatörün polaritesi hatalı”
Daha ciddi olanı, en üst seviye A3000 ve A4000 için çıkan Commodore A3640 68040 CPU kartı: http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
C105 C106 C107’nin serigrafisi hatalıydı ve erken revizyonlar bu hatalı serigrafiye göre üretilmişti
Mac bir şey yaptığında, Amiga’nın daha kötüsünü yaptığını kanıtlamak zorundalarmış gibi
“Ters polariteli kondansatöre sahip yalnızca bir model mi var? Commodore’da bu sistematik bir sorundu!”
Kartı tasarlayan kişi çok basit ve akıllıca bir kurala uymuş gibi görünüyor: negatif ucu her zaman toprağa bağla
Yanlış olamaz… ta ki -5V negatif voltaj ile uğraşmanız gerekene kadar. Bir başka kapsam dışı hata
2011–2015 civarında, eski bir donanma elektrik teknisyeni olan ve SF Bay Area’da ilk dönem Apple yeniden işleme teknisyenlerinden biri olduğunu söyleyen biriyle ara sıra konuşurdum
Üretim sorunlarını düzeltmek, yeniden işleme iyileştirmeleri eklemek ve özel test ekipmanları yapmak bitmek bilmeyen işlerdi, derdi
Sonra işten çıkarılmış, işi rastgele bir ülkeye dış kaynak olarak verilmiş ve ardından 2016 civarına kadar evsiz kalmıştı
Bu makinelerin aslında -5V’a ihtiyaç duymaması iyi olmuş
Yalnızca pozitif voltaj sağlansa bile LocalTalk dahil RS-422 hâlâ çalışıyor
-5V, genişletme kartlarının ihtiyaç duyması ihtimaline karşı var gibi görünüyor
Genelde RS-422 sürücüleri +5V ve 0V ile çalıştırılır
Salınımı -5V’a kadar genişletmek Mac portunu RS-232 ile uyumlu hale getirdiğinden, bu dönemin Mac’leri yalnızca özel kablolama yapılmış bir kabloyla modeme bağlanabiliyordu
Seviye dönüştürmeye gerek yoktu; RS-422 alıcılarının -6V’a kadar çalışması gerektiğinden Mac aynı zamanda tamamen geçerli bir RS-422 sinyali de üretmiş oluyordu
O dönemdeki çoğu RS-232 alıcısının kazancı epey yüksekti ve anahtarlama noktası 0V’a yakındı; bu yüzden pratikte tam -5V değil, az miktarda negatif voltaj bile yeterli olmuş olabilir
Bu nedenle ters takılmış kondansatör hattı tamamen kısa devre etmediyse çalışmış olması oldukça muhtemel