Akkumulátor csatlakozó kivezetése Macbook Pro-n. MacBook Power System

Gondolkozott már azon, hogy mi van a MacBook töltő belsejében? A kompakt tápegységben jóval több alkatrész található, mint amire számítani lehetne, beleértve a mikroprocesszort is. Ebben a cikkben Ön és én szétszedhetjük a MacBook töltőt, hogy láthassuk a benne rejtőzködő számos alkatrészt, és megtudjuk, hogyan hatnak egymásra, hogy biztonságosan eljuttassák a szükséges áramot a számítógéphez.

Az Apple MacBook Air kinézete évek óta változatlan, de ahogy mondani szokás, semmi sem állandó, jövőre pedig nagy változások következnek a termékcsaládban, többek között a 2016-os WWDC-n megjelenik egy 15 hüvelykes modell is. A mai napig , A MacBook Air két változatban, 11 hüvelykes és 13 hüvelykes képernyővel érhető el, de az Economic Daily News kiderítette, hogy az Apple teljesen új dizájnt fejlesztett ki a jövőre megjelenő 13 és 15 hüvelykes MacBook Airekhez.

A legtöbb fogyasztói elektronika, az okostelefontól a TV-ig, kapcsolóüzemű tápegységeket használ a fali konnektorból származó váltakozó áramú tápfeszültség átalakítására az elektronikus áramkörök által használt kisfeszültségű egyenárammá. A kapcsolótápok, pontosabban a másodlagos tápegységek nevüket onnan kapták, hogy másodpercenként több ezerszer kapcsolják be és ki a tápegységet. Ez a leghatékonyabb a feszültség átalakítására.

A kapcsolóüzemű tápegység fő alternatívája a lineáris tápegység, amely sokkal egyszerűbb, és a túlfeszültséget hővé alakítja. Ennek az energiaveszteségnek köszönhetően a lineáris tápegység hatásfoka körülbelül 60%, szemben a kapcsolóüzemű tápegység körülbelül 85%-ával. A lineáris tápegységek terjedelmes transzformátort használnak, amely akár egy kilogrammot is elérhet, míg a kapcsolóüzemű tápegységek apró, nagyfrekvenciás transzformátorokat használhatnak.

Most ezek a tápegységek nagyon olcsók, de ez nem volt mindig így. Az 1950-es években a kapcsolóüzemű tápegységek bonyolultak és drágák voltak, repülési és műholdas alkalmazásokban használták, ahol könnyű és kompakt tápegységre volt szükség. Az 1970-es évek elejére az új nagyfeszültségű tranzisztorok és más technológiai fejlesztések sokkal olcsóbbá tették az akkumulátorokat, és széles körben használták őket a számítógépekben. Az egychipes vezérlők 1976-os bevezetése még egyszerűbbé, kisebbé és olcsóbbá tette az áramátalakítókat.

Az Apple 1977-ben kezdte használni a kapcsolóüzemű tápegységeket, amikor Rod Holt főmérnök megtervezte az Apple II kapcsolóüzemű tápegységét.

Steve Jobs szerint:
Ez a kapcsolóüzemű tápegység ugyanolyan forradalmi volt, mint az Apple II logikája. Rod nem kapott sok elismerést a történelem lapjain, de megérdemelte. Ma már minden számítógép kapcsolóüzemű tápegységet használ, és ezek mindegyike hasonló Holt kialakításához.
Remek idézet, de nem teljesen igaz. Az áramellátás forradalma sokkal korábban történt. Robert Boschert 1974-ben kezdett el árulni kapcsolóüzemű tápegységeket a nyomtatóktól és számítógépektől az F-14-es vadászgépig mindenhez. Az Apple tervezése hasonló volt a korábbi készülékekhez, és más számítógépek nem Rod Holt tervezését alkalmazták. Az Apple azonban széles körben használja a kapcsolóüzemű tápegységeket, és feszegeti a töltőtervezés határait kompakt, stílusos és fejlett töltőkkel.

Mi van benne?
Az elemzésre az A1172 típusú Macbook 85W-os töltőt vettük, amelynek méretei elég kicsik ahhoz, hogy a tenyerünkben elférjen. Az alábbi ábra néhány olyan funkciót mutat be, amelyek segíthetnek megkülönböztetni az eredeti töltőt a hamisítványoktól. A megharapott alma a tokon elengedhetetlen tulajdonság (amit mindenki tud), de van egy részlet, ami nem mindig vonzza magára a figyelmet. Az eredeti töltőknek a földérintkező alatt kell lennie a sorozatszámnak.

Bármilyen furcsán is hangzik, a töltés kinyitásának legjobb módja egy véső vagy valami hasonló, és egy kis nyers erő hozzáadása. Az Apple kezdetben ellenezte, hogy valaki kinyitja termékeit, és megvizsgálja a „belsejüket”. A műanyag tokot eltávolítva azonnal láthatóak a fém hűtőbordák. Segítenek lehűteni a töltő belsejében elhelyezett erős félvezetőket.

A töltő hátoldalán a nyomtatott áramköri kártya látható. Néhány apró alkatrész látható, de az áramkör nagy része egy fém hűtőborda alatt van elrejtve, amelyet sárga elektromos szalag tart össze.

Megnéztük a radiátorokat és ennyi elég is. A készülék minden részletének megtekintéséhez természetesen el kell távolítani a hűtőbordákat. Sokkal több alkatrész rejtőzik ezek alatt a fém alkatrészek alatt, mint amennyit egy kis tömbtől elvárnánk.

Az alábbi képen a töltő fő alkatrészei láthatók. A váltóáram belép a töltőbe, és ott már egyenárammá alakul át. A PFC (Power Factor Correction) áramkör javítja a hatékonyságot azáltal, hogy stabil terhelést biztosít az AC vezetékeken. A megvalósítható funkcióknak megfelelően a mikroáramkör két részre osztható: elsődleges és másodlagos. A tábla elsődleges része a rajta elhelyezett alkatrészekkel együtt a nagyfeszültségű egyenfeszültség csökkentésére és a transzformátorra történő átvitelére szolgál. A másodlagos rész állandó kisfeszültségű feszültséget kap a transzformátortól, és a szükséges szintű állandó feszültséget ad ki a laptopra. Az alábbiakban ezeket a sémákat részletesebben megvizsgáljuk.

AC bemenet a töltőhöz
A váltakozó feszültség a töltőhöz egy levehető hálózati kábelcsatlakozón keresztül jut. A kapcsolóüzemű tápegységek nagy előnye, hogy a bemeneti feszültségek széles tartományán képesek működni. A dugó egyszerű cseréjével a töltő a világ bármely régiójában használható, az európai 240 V-tól 50 GHz-en az észak-amerikai 120 V-ig 60 GHz-en. A bemeneti fokozatban lévő kondenzátorok, szűrők és induktorok megakadályozzák, hogy az interferencia elhagyja a töltőt a tápvezetékeken keresztül. A híd egyenirányító négy diódát tartalmaz, amelyek a váltakozó áramot egyenárammá alakítják.

Nézze meg ezt a videót a híd egyenirányító működésének jobb bemutatásához.

PFC: teljesítménysimítás
A töltő működésének következő lépése a teljesítménytényező korrekciós áramkör, lilával jelölve. Az egyszerű töltők egyik problémája, hogy csak a váltakozó áramú ciklus egy kis részét töltik fel. Ha egyetlen készülék csinálja ezt, akkor nincs különösebb probléma, de ha több ezer van, az gondokat okoz az energiacégeknek. Ez az oka annak, hogy a szabályozás előírja, hogy a töltők teljesítménytényező-korrekciót alkalmazzanak (egyenletesebben használják fel az áramot). Lehetséges, hogy a gyenge teljesítménytényezőt az erőátvitel gyorsan be- és kikapcsolása okozza, de ez nem probléma. A probléma a nemlineáris diódahídból adódik, amely csak akkor tölti fel a bemeneti kondenzátort, amikor az AC jel csúcspontja van. A PFC mögött az az ötlet, hogy a tápellátás váltása előtt DC-fokozó konvertert használjunk. Így az áram szinuszos hulláma a kimeneten arányos a váltakozó áramú hullámformával.

A PFC áramkör egy teljesítménytranzisztort használ a váltakozó áramú bemenet pontos, több tízezerszeres másodpercenkénti kavarására. A várakozásokkal ellentétben ez simábbá teszi az AC vezetékek terhelését. A töltő két legnagyobb alkatrésze az induktor és a PFC kondenzátor, amelyek segítenek a DC feszültség 380 V-ra emelésében. A töltő az MC33368 chipet használja a PFC futtatásához.

Elsődleges teljesítmény átalakítás
Az elsődleges áramkör a töltő szíve. Kiveszi a PFC áramkörből a nagy egyenfeszültséget, feldarabolja, és egy transzformátorba táplálja, hogy a töltő alacsony feszültségű kimenetét hozza létre (16,5-18,5 volt). A töltő fejlett rezonanciavezérlőt használ, amely lehetővé teszi, hogy a rendszer nagyon magas, akár 500 kilohertzes frekvencián is működjön. A magasabb frekvencia lehetővé teszi, hogy a töltő belsejében kompaktabb komponenseket használjunk. Az alább látható IC vezérli a tápegységet.

SMPS vezérlő - nagyfeszültségű rezonáns vezérlő L6599; valamiért DAP015D felirattal. Félhíd rezonáns topológiát használ; félhíd áramkörben két tranzisztor hajtja át az áramot az átalakítón. A gyakori kapcsolóüzemű tápegységek PWM (Pulse Width Modulation) vezérlőt használnak, amely korrigálja a bemeneti időt. Az L6599 az impulzus frekvenciáját korrigálja, nem az impulzusát. Mindkét tranzisztor felváltva kapcsol be az idő 50%-ában. Ha a frekvencia a rezonanciafrekvencia fölé emelkedik, a teljesítmény csökken, így a frekvenciaszabályozás beállítja a kimeneti feszültséget.

A két tranzisztor felváltva kapcsol be és ki a bemeneti feszültség csökkentése érdekében. A jelátalakító és a kondenzátor azonos frekvencián rezonál, a megszakított bemenetet szinuszhullámmá simítva.

Másodlagos teljesítmény átalakítás
Az áramkör második fele generálja a töltő kimenetét. Az áramot az átalakítótól kapja, és diódák segítségével egyenárammá alakítja. A szűrőkondenzátorok kiegyenlítik a töltőből a kábelen keresztül érkező feszültséget.

A töltő másodlagos részének legfontosabb feladata, hogy a töltő belsejében tartsa a veszélyes magas feszültséget, hogy elkerülje a végkészülék potenciálisan veszélyes ütését. A fenti képen piros szaggatott vonallal jelölt szigetelési határ a fő nagyfeszültségű rész és a kisfeszültségű másodlagos része közötti távolságot jelzi. Mindkét oldalt körülbelül 6 mm választja el egymástól.

A transzformátor közvetlen elektromos csatlakozás helyett mágneses terek segítségével továbbítja a teljesítményt az elsődleges és a szekunder eszközök között. A transzformátor vezetéke háromszoros szigeteléssel rendelkezik a biztonság érdekében. Az olcsó töltők általában fukarok a szigeteléssel. Ez biztonsági kockázatot jelent. Az optocsatoló belső fénysugarat használ a visszacsatoló jel továbbítására a töltő másodlagos és elsődleges része között. A készülék elsődleges részének vezérlőáramköre a visszacsatoló jel segítségével állítja be a kapcsolási frekvenciát, hogy a kimeneti feszültség stabil maradjon.

Erőteljes mikroprocesszor a töltő belsejében
A töltő nem várt alkatrésze egy mikrokontrollerrel ellátott miniatűr áramkör, amely a fenti vázlaton látható. Ez a 16 bites processzor folyamatosan figyeli a töltő feszültségét és áramát. Lehetővé teszi az átvitelt, ha a töltő csatlakozik a MacBookhoz, és letiltja az átvitelt, ha a töltő le van választva. A töltő leválasztására akkor kerül sor, ha bármilyen probléma adódik. Ez egy Texas Instruments MSP430 mikrokontroller, körülbelül akkora teljesítményű, mint az első eredeti Macintosh processzora. A töltőben lévő processzor egy kis teljesítményű mikrokontroller 1 KB flash memóriával és mindössze 128 bájt RAM-mal. Tartalmaz egy nagy pontosságú 16 bites A/D konvertert.

Az eredeti Apple Macintosh 68 000 mikroprocesszora és a töltőben lévő 430 mikrokontroller nem hasonlítható össze, mert eltérő a kialakításuk és az utasításkészletük. De durva összehasonlításképpen a 68000 egy 16/32 bites processzor, amely 7,8 MHz-en, míg az MSP430 egy 16 bites processzor, amely 16 MHz-en fut. Az MSP430-at alacsony energiafogyasztásra tervezték, és a 68000 tápegységének körülbelül 1%-át használja fel.

A jobb oldali négyzetes narancssárga rátétek a chip programozására szolgálnak a gyártás során. A 60 W-os MacBook töltő MSP430 processzort használ, de a 85 W-os töltő általános célú processzort használ, amelyet flashelni kell. A Spy-Bi-Wire interfésszel van programozva, amely a TI szabványos JTAG interfész kétvezetékes változata. A programozást követően a chipben lévő biztonsági biztosíték tönkremegy, hogy megakadályozza a firmware leolvasását vagy módosítását.

A bal oldali három tűs IC (IC202) a töltő 16,5 V-os feszültségét a processzor által igényelt 3,3 V-ra csökkenti. A processzor feszültségét nem egy szabványos feszültségszabályozó, hanem az LT1460 biztosítja, amely 3,3 voltot ad le kivételesen nagy, 0,075%-os pontossággal.

A töltő alján sok apró alkatrész található
Ha a töltőt fejjel lefelé fordítjuk az áramköri lapon, tucatnyi apró alkatrész látható. A PFC és a Power Supply Controller Chip (SMPS) a fő integrált áramkörök, amelyek a töltőt vezérlik. A feszültség referencia chip felelős a stabil feszültség fenntartásáért még a hőmérséklet változása esetén is. Feszültség referencia chip, ez a TSM103/A, amely két műveleti erősítőt és egy 2,5 V-os referenciát kombinál egyetlen chipben. A félvezető tulajdonságai nagymértékben változnak a hőmérséklet függvényében, így a stabil feszültség fenntartása nem egyszerű feladat.

Ezeket a mikroáramköröket apró ellenállások, kondenzátorok, diódák és egyéb apró alkatrészek veszik körül. MOS - kimeneti tranzisztor, be- és kikapcsolja a tápfeszültséget a kimeneten a mikrokontroller utasításai szerint. Tőle balra vannak ellenállások, amelyek mérik a laptopnak küldött áramot.

Egy leválasztási határ (pirossal jelölve) választja el a nagyfeszültséget a kisfeszültségű kimeneti áramkörtől a biztonság érdekében. A szaggatott piros vonal a szigetelés határvonalát mutatja, amely elválasztja a kisfeszültségű oldalt a nagyfeszültségű oldaltól. Az optocsatolók a másodlagos oldalról küldenek jeleket a fő eszközre, probléma esetén kikapcsolják a töltőt.

Egy kicsit a földelésről. Egy 1KΩ-os földellenállás köti össze a váltakozó áramú földelési kapcsot a töltő kimenetén lévő földeléssel. Négy 9,1 MΩ-os ellenállás köti össze a belső egyenáramú alapot a kimeneti alappal. Mivel átlépik az elszigeteltség határát, a biztonság aggodalomra ad okot. Nagy stabilitásuk elkerüli az ütés veszélyét. A négy ellenállás nem igazán szükséges, de a redundancia azért van, hogy biztosítsa a készülék biztonságát és hibatűrését. Van egy Y kondenzátor (680pF, 250V) a belső test és a kimeneti föld között. A T5A biztosíték (5A) védi a földkimenetet.

Az egyik oka annak, hogy a szokásosnál több vezérlőelemet kell beszerelni a töltőbe, a változó feszültségű kimenet. A 60 watt feszültség biztosításához a töltő 16,5 V-ot biztosít, 3,6 amper ellenállással. A 85 watt leadásához a potenciál 18,5 voltra emelkedik, az ellenállás pedig 4,6 amper. Ez lehetővé teszi, hogy a töltő kompatibilis legyen a különböző feszültséget igénylő laptopokkal. Ahogy az árampotenciál 3,6 amper fölé emelkedik, az áramkör fokozatosan növeli a kimeneti feszültséget. A töltő automatikusan kikapcsol, ha a feszültség eléri a 90 W-ot.

Az ellenőrzési rendszer meglehetősen bonyolult. A kimeneti feszültséget a TSM103/A chipben lévő műveleti erősítő vezérli, amely összehasonlítja azt az ugyanazon chip által generált referenciafeszültséggel. Ez az erősítő visszacsatoló jelet küld egy optocsatolón keresztül az elsődleges oldalon lévő SMPS vezérlőchiphez. Ha a feszültség túl magas, a visszacsatoló jel csökkenti a feszültséget és fordítva. Ez egy meglehetősen egyszerű rész, de ahol a feszültség 16,5 V-ról 18,5 V-ra megy, a dolgok bonyolultabbak.

A kimeneti áram feszültséget hoz létre az ellenállásokon, amelyek ellenállása egyenként 0,005 Ω – ezek inkább vezetékek, mint ellenállások. A TSM103/A chipben lévő műveleti erősítő ezt a feszültséget erősíti. Ez a jel egy apró TS321 műveleti erősítőhöz megy, amely 4,1 A jel esetén kezd felerősödni. Ez a jel belép a korábban leírt vezérlőáramkörbe, növelve a kimeneti feszültséget. Az áramjel az apró TS391 komparátorba is belép, amely egy másik optocsatolón keresztül küldi a jelet a primernek, hogy levágja a kimeneti feszültséget. Ez egy védelmi áramkör, ha az áramszint túl magas lesz. A NYÁK-on több helyen is lehet nulla ellenállású ellenállásokat (azaz jumpereket) elhelyezni a műveleti erősítő erősítésének megváltoztatására. Ez lehetővé teszi az erősítési pontosság beállítását a gyártás során.

Magsafe csatlakozó
A Macbookhoz csatlakoztatható Magsafe mágneses csatlakozó összetettebb, mint elsőre tűnik. Öt rugós tüske (más néven Pogo érintkező) található a számítógéphez való csatlakoztatáshoz, valamint két tápcsatlakozó és két földelő érintkező. A középső érintkező az adatkapcsolat a számítógéppel.

A Magsafe belsejében egy miniatűr chip, amely közli a laptoppal a töltő sorozatszámát, típusát és teljesítményét. A laptop ezen adatok alapján határozza meg a töltő eredetiségét. A chip egy LED-es jelzőfényt is működtet, amely vizuálisan jelzi az állapotot. A laptop nem közvetlenül a töltőtől kap adatokat, hanem csak a Magsafe belsejében található chipen keresztül.

Töltő használat
Talán észrevette, hogy amikor csatlakoztatja a töltőt a laptophoz, egy-két másodpercbe telik, mire a LED-érzékelő bekapcsol. Ezalatt az idő alatt összetett kölcsönhatás lép fel a Magsafe csatlakozó, a töltő és maga a Macbook között.

Amikor a töltőt leválasztják a laptopról, a kimeneti tranzisztor blokkolja a kimeneti feszültséget. Ha megméri a feszültséget a MacBook töltőről, körülbelül 6 voltot fog találni a várt 16,5 V helyett. Ennek oka az, hogy a kimenet le van választva, és Ön a kimeneti tranzisztor alatti bypass ellenálláson méri a feszültséget. Amikor a Magsafe dugót bedugja a Macbookba, az alacsony feszültséget vesz fel. A töltőben lévő mikrokontroller érzékeli ezt, és néhány másodpercen belül bekapcsolja a tápegységet. Ez idő alatt a laptopnak sikerül minden szükséges információt megkapnia a töltőről a Magsafe belsejében lévő chipről. Ha minden rendben van, a laptop elkezdi fogyasztani a töltőt, és jelet küld a LED-jelzőnek. Amikor a Magsafe csatlakozót lehúzzuk a laptopról, a mikrokontroller érzékeli az áramkimaradást, és kikapcsolja a tápellátást, ami a LED-eket is kioltja.

Felmerül egy teljesen logikus kérdés - miért olyan bonyolult az Apple töltő? Más laptoptöltők egyszerűen 16 V-ot és tápfeszültséget biztosítanak, ha számítógéphez csatlakoztatják. A fő ok biztonsági okokból van, annak biztosítása érdekében, hogy ne kerüljön feszültség alá, amíg a tűk szilárdan nem rögzítik a laptopot. Ez minimálisra csökkenti a szikrák és az elektromos ívek kialakulásának kockázatát, ha Magsafe csatlakozót csatlakoztat.

Miért ne használjon olcsó töltőt?
Az eredeti Macbook 85 W-os töltő 79 dollárba kerül. De 14 dollárért vásárolhat az eBay-en egy töltőt, amely úgy néz ki, mint az eredeti. Szóval mit kapsz az extra 65 dollárért? Hasonlítsuk össze a töltő másolatát az eredetivel. Kívülről a töltő pontosan úgy néz ki, mint az Apple eredeti 85 W-os. Kivéve, hogy maga az Apple logó hiányzik. De ha belenézel, nyilvánvalóvá válnak a különbségek. Az alábbi képeken egy eredeti Apple töltő látható a bal oldalon, a másolat pedig a jobb oldalon.

A töltő másolatának fele annyi alkatrésze van, mint az eredetinek, és a nyomtatott áramköri lapon egyszerűen üres a hely. Míg az eredeti Apple töltő tele van alkatrészekkel, a replikát nem sok szűrésre és szabályozásra tervezték, és hiányzik a PFC áramkör. A töltő másolatában lévő transzformátor (nagy sárga téglalap) sokkal nagyobb, mint az eredeti modell. Az Apple Advanced Resonant Converter magasabb frekvenciája lehetővé teszi egy kisebb transzformátor használatát.

A töltőt fejjel lefelé fordítva és a nyomtatott áramköri lapot megvizsgálva kiderül az eredeti töltő bonyolultabb áramköre. A másolatnak csak egy vezérlő IC van (a bal felső sarokban). Mivel a PFC áramkör teljesen ki van dobva. Ezenkívül a töltőklón kezelése kevésbé bonyolult, és nincs földelése. Megérted, mivel fenyeget.

Érdemes megjegyezni, hogy a töltő példánya egy Fairchild FAN7602 zöld PWM vezérlőchipet használ, amely fejlettebb, mint azt várná. Azt hiszem, a legtöbb ember valami olyasmit várt, mint egy egyszerű tranzisztoros oszcillátor. A másolaton kívül pedig az eredetivel ellentétben egyoldalas nyomtatott áramköri lapot használnak.

Valójában a töltő másolata jobb minőségű, mint azt várná, összehasonlítva az iPad és iPhone töltők szörnyű példányaival. A MacBook töltőmásolat nem vág le minden lehetséges alkatrészt, és egy közepesen összetett áramkört használ. Ennél a töltőnél is van egy kis hangsúly a biztonságra. Az alkatrészek leválasztását, valamint a nagy- és kisfeszültségű szakaszok szétválasztását alkalmazzák, kivéve egy veszélyes hibát, amelyet alább láthat. Az Y kondenzátor (kék) ferdén és veszélyesen közel volt az optocsatoló érintkezőjéhez a nagyfeszültségű oldalon, ami áramütés veszélyét okozta.

Problémák az eredeti Apple-től
Az irónia az, hogy a bonyolultság és a részletekre való odafigyelés ellenére az Apple MacBook töltő nem egy hibabiztos eszköz. Az interneten rengeteg különféle fotót találhat leégett, sérült és egyszerűen nem működő töltőről. Az eredeti töltő legsérülékenyebb része a Magsafe csatlakozó közelében található vezeték. A kábel meglehetősen vékony és gyorsan elkopik, ami sérüléshez, kiégéshez vagy egyszerűen eltöréshez vezet. Az Apple részletes utasításokat ad a kábel sérülésének elkerülésére, ahelyett, hogy csak erősebb kábelt biztosítana. Az Apple webhelyén található értékelés a töltőre csak 1,5 csillagot adott az 5-ből.

A MacBook töltők is leállhatnak belső problémák miatt. A fenti és lenti képeken égési nyomok láthatók az Apple meghibásodott töltőjén. Sajnos nem lehet pontosan megmondani, mi okozta a tüzet. Rövidzárlat miatt kiégett az alkatrészek fele és a nyomtatott áramköri lap jó része. A kép alatt egy égetett szilikon szigetelés látható a tábla felszereléséhez.

Miért olyan drágák az eredeti töltők?
Mint látható, az Apple töltő fejlettebb kialakítású, mint a replikák, és extra biztonsági funkciókat is tartalmaz. Azonban egy eredeti töltő 65 dollárral többe kerül, és kétlem, hogy a kiegészítő alkatrészek többe kerüljenek 10-15 dollárnál. Becslések szerint az iPhone költségének 45%-a a vállalat nettó nyeresége. Valószínűleg a töltők még több pénzt hoznak. Az Apple eredeti árának sokkal alacsonyabbnak kell lennie. Az eszköz számos apró ellenállást, kondenzátort és tranzisztort tartalmaz, amelyek ára egy cent körül mozog. A nagy félvezetők, kondenzátorok és induktorok természetesen lényegesen drágábbak, de például egy 16 bites MSP430 processzor csak 0,45 dollárba kerül. Az Apple a magas költségeket nem csak a marketing és egyebek költségeivel magyarázza, hanem magának egy adott töltőmodellnek a kifejlesztésének magas költségeivel is. A Practical Switching Power Supply Design című könyv 9 hónapos munkaidőt becsül a tápegységek tervezésére és fejlesztésére, körülbelül 200 000 dollárra. A vállalat évente körülbelül 20 millió MacBookot ad el. Ha a fejlesztés költségeit befekteti a készülék költségébe, az csak 1 cent lesz. Még ha az Apple töltők tervezésének és fejlesztésének költsége tízszer magasabb is, az ár nem haladja meg a 10 centet. Mindezek ellenére nem javaslom, hogy spóroljon azzal, hogy analóg töltőket vásárol, és kockáztatja laptopját, sőt egészségét.

És a maradékra
A felhasználókat gyakran nem érdekli, hogy mi van a töltő belsejében. De tele van érdekes dolgokkal. A látszólag egyszerű töltés fejlett technológiákat használ, beleértve a teljesítménytényező-korrekciót és a rezonáns tápegységet, hogy 85 watt teljesítményt állítson elő egy kompakt modulban. A Macbook töltő lenyűgöző mérnöki alkotás. Ugyanakkor a másolatai mindent a lehető legolcsóbbá tesznek. Ez minden bizonnyal gazdaságos, de egyben veszélyt is jelent Önre és laptopjára.

Ellenőrzés előtt győződjön meg arról, hogy a töltő ki van húzva a hálózatból.

A mechanikai sérülések általában külső vizsgálatot tárnak fel. Tápegységünknél a mágneses csatlakozó alján lévő kábelnél volt a probléma. Ha a kábel kívülről sértetlennek tűnik, akkor a sérülés a szigetelés vagy a csatlakozó belsejében lehet.

Legyen óvatos, és ne használjon hibás tápegységet, veszélyes lehet laptopjára és egészségére!

Folytatjuk a kábel cseréjét egy újra. Ehhez szét kell szerelni a tápegységet, és forrasztással ki kell cserélni a régi kábelt egy újra.

2. lépés – A tápegység szétszerelése

A tápegység belsejéhez való hozzáféréshez el kell választani a blokktestet alkotó két felét. A felek össze vannak ragasztva, ezért erőt kell alkalmazni.

Az egység szállítása során kinyitjuk a kábel tekercselésére szolgáló konzolokat. Az ábrán látható módon helyezzük be a fogót, és kis erőfeszítéssel oldjuk ki, amíg a test felei el nem kezdenek eltávolodni egymástól. Az eljárást megismételjük a másik oldalon.

3. lépés – A kábel előkészítése a kiforrasztáshoz

Ezután teljesen kinyitjuk a tokot.

4. lépés – A kábel előkészítése a kiforrasztáshoz

Óvatosan nyissa ki a tápegység belsejét borító rézpajzsot.

5. lépés – A kábel elvágása

Legyen óvatos, a képernyő egy lábbal van a táblához rögzítve, ne sértse meg.

6. lépés - A kábel forrasztása

A tábláról leforrasztjuk a kábelvezetékeket. A forrasztás egyszerűsítése érdekében forrasztósav használatát javasoljuk. Ezután forrassza az új kábelt.

7. lépés – A tápegység összeszerelése

A tápegység feleit műanyag termékekhez való ragasztóval szereljük össze. Univerzális "Moment" szuperragasztót használunk.

A kényelem kedvéért a Spudger eszközt használtuk, amely a blokk egyik felét ragasztotta fel.

Az Apple nem olyan, mint az emberek, még a Macbook laptopjuk tápellátása is eltér a szokásos adapterektől. Az anyag egy sikeres javítás leírásává válhatna, csak a javítás sikertelen volt, de mindenekelőtt. Javításra hoztak egy kis régi Apple Macbookot, amiben vagy nem töltött az adapter, majd rántással és a csatlakozó mozgatásával töltött, nemrég pedig teljesen leállt.

A tápegység egy kis fehér műanyag tokban van összeszerelve. A tápegység egy speciális csatlakozóval csatlakozik a számítógéphez - ehhez van egy megfelelő aljzat a MacBook oldalfalán. A csatlakozón van egy jelzőfény - tehát ha az akkumulátor töltődik, a jelzőfény narancssárgán világít; és ha az akkumulátor már fel van töltve - zöld. Természetesen mindenekelőtt három lehetséges oka lehet az elutasításnak:

1) A kábel végének kopása a leggyakoribb probléma. Úgy tűnik, hogy a felhasználó, amikor leválasztja a töltést a MacBookról, a kábelt húzza, nem pedig magát a MagSafe portot.

2) Kopás a kábel alján. Ez a tápegység körüli nem megfelelő kábeltekercselés miatt fordul elő.

3) A MagSafe kapcsolatvezérlő meghibásodása. Ebben az esetben a töltés néha fertőzhet, néha nem.

Lássuk, mit tehetünk mindezzel. Először is megpróbáltam nem kinyitni, hanem szó szerint kinyitni a PSU házát, mivel ott nincsenek csavarok, és a reteszek helyett, mint például a távirányítókon, egyszerűen mindent ragasztanak a kontúr mentén.

Félúton kinyitva már elérhettem a tesztelőt a táppanelben található két vezeték érintkezőihez. A hívás rövidzárlatot mutatott, ami az egyik vezeték elvágása után megszűnt.

Egyértelmű, hogy most a csatlakozóval kell dolgozni. Az Apple Macbook csatlakozója pedig egy eredeti mágneses tartóval van felszerelve - MagSafe Connector. Leegyszerűsíti a töltő csatlakoztatását a laptophoz (elegendő a dugót a csatlakozóba húzni, mert elkezd "nyúlni" a megfelelő telepítésig a csatlakozóban). Biztonságosabbá teszi az akkumulátor töltési folyamatát is, mert ha töltés közben túlságosan meghúzzák a kábelt - mondjuk valaki a lábával beakasztja - a csatlakozó magától leválik; ellenkező esetben a laptop leeshet az asztalról és eltörhet.

Az Apple intelligens tápegységeket használ laptopjaiban, ami azt jelenti, hogy a tápfeszültség mellett van egy információs csatorna is. Az egység csatlakozója tartalmaz egy mikroáramkört, amely „kommunikál” az alaplapon található többvezérlővel (SMC). A mikroáramkörnek van egy memóriaterülete, amelybe a blokkról adatokat írnak (gyártó, sorozatszám, teljesítmény stb.), és amíg a Macbook ezt az információt "be nem olvassa", addig ebből a blokkból nem fog működni.

A dugó szétszerelése után láttam, hogy az 5 érintkező vezetékei majdnem leszakadtak, és a zsinór formájú földelő vezeték bozontos volt, és minden elkezdett zárni egy miniatűr sálon, amelyet a dugóba helyeztek.

Természetesen itt nagyon nehéz a javítás, főleg, hogy a sálról leszakadt néhány nyom. Természetesen erős vágy esetén megpróbálhatja visszaállítani a kapcsolatokat, és néhány szakember ezt megtette, de mindez annyira kicsi és megbízhatatlan, hogy jobb, ha új tápegységet vásárol.

Gondolkozott már azon, hogy mi van a MacBook töltő belsejében? A kompakt tápegységben jóval több alkatrész található, mint amire számítani lehetne, beleértve a mikroprocesszort is. Ebben a cikkben Ön és én szétszedhetjük a MacBook töltőt, hogy láthassuk a benne rejtőzködő számos alkatrészt, és megtudjuk, hogyan hatnak egymásra, hogy biztonságosan eljuttassák a szükséges áramot a számítógéphez.

A legtöbb fogyasztói elektronika, az okostelefontól a TV-ig, kapcsolóüzemű tápegységeket használ a fali konnektorból származó váltakozó áramú tápfeszültség átalakítására az elektronikus áramkörök által használt kisfeszültségű egyenárammá. A kapcsolótápok, pontosabban a másodlagos tápegységek nevüket onnan kapták, hogy másodpercenként több ezerszer kapcsolják be és ki a tápegységet. Ez a leghatékonyabb a feszültség átalakítására.

A kapcsolóüzemű tápegység fő alternatívája a lineáris tápegység, amely sokkal egyszerűbb, és a túlfeszültséget hővé alakítja. Ennek az energiaveszteségnek köszönhetően a lineáris tápegység hatásfoka körülbelül 60%, szemben a kapcsolóüzemű tápegység körülbelül 85%-ával. A lineáris tápegységek terjedelmes transzformátort használnak, amely akár egy kilogrammot is elérhet, míg a kapcsolóüzemű tápegységek apró, nagyfrekvenciás transzformátorokat használhatnak.

Most ezek a tápegységek nagyon olcsók, de ez nem volt mindig így. Az 1950-es években a kapcsolóüzemű tápegységek bonyolultak és drágák voltak, repülési és műholdas alkalmazásokban használták, ahol könnyű és kompakt tápegységre volt szükség. Az 1970-es évek elejére az új nagyfeszültségű tranzisztorok és más technológiai fejlesztések sokkal olcsóbbá tették az akkumulátorokat, és széles körben használták őket a számítógépekben. Az egychipes vezérlők 1976-os bevezetése még egyszerűbbé, kisebbé és olcsóbbá tette az áramátalakítókat.

Az Apple 1977-ben kezdte használni a kapcsolóüzemű tápegységeket, amikor Rod Holt főmérnök megtervezte az Apple II kapcsolóüzemű tápegységét.

Steve Jobs szerint:

Ez a kapcsolóüzemű tápegység ugyanolyan forradalmi volt, mint az Apple II logikája. Rod nem kapott sok elismerést a történelem lapjain, de megérdemelte. Ma már minden számítógép kapcsolóüzemű tápegységet használ, és ezek mindegyike hasonló Holt kialakításához.

Remek idézet, de nem teljesen igaz. Az áramellátás forradalma sokkal korábban történt. Robert Boschert 1974-ben kezdett el árulni kapcsolóüzemű tápegységeket a nyomtatóktól és számítógépektől az F-14-es vadászgépig mindenhez. Az Apple tervezése hasonló volt a korábbi készülékekhez, és más számítógépek nem Rod Holt tervezését alkalmazták. Az Apple azonban széles körben használja a kapcsolóüzemű tápegységeket, és feszegeti a töltőtervezés határait kompakt, stílusos és fejlett töltőkkel.

Mi van benne?

Az elemzésre az A1172 típusú Macbook 85W-os töltőt vettük, amelynek méretei elég kicsik ahhoz, hogy a tenyerünkben elférjen. Az alábbi ábra néhány olyan funkciót mutat be, amelyek segíthetnek megkülönböztetni az eredeti töltőt a hamisítványoktól. A megharapott alma a tokon elengedhetetlen tulajdonság (amit mindenki tud), de van egy részlet, ami nem mindig vonzza magára a figyelmet. Az eredeti töltőknek a földérintkező alatt kell lennie a sorozatszámnak.

Bármilyen furcsán is hangzik, a töltés kinyitásának legjobb módja egy véső vagy valami hasonló, és egy kis nyers erő hozzáadása. Az Apple kezdetben ellenezte, hogy valaki kinyitja termékeit, és megvizsgálja a „belsejüket”. A műanyag tokot eltávolítva azonnal láthatóak a fém hűtőbordák. Segítenek lehűteni a töltő belsejében elhelyezett erős félvezetőket.

A töltő hátoldalán a nyomtatott áramköri kártya látható. Néhány apró alkatrész látható, de az áramkör nagy része egy fém hűtőborda alatt van elrejtve, amelyet sárga elektromos szalag tart össze.

Megnéztük a radiátorokat és ennyi elég is. A készülék minden részletének megtekintéséhez természetesen el kell távolítani a hűtőbordákat. Sokkal több alkatrész rejtőzik ezek alatt a fém alkatrészek alatt, mint amennyit egy kis tömbtől elvárnánk.

Az alábbi képen a töltő fő alkatrészei láthatók. A váltóáram belép a töltőbe, és ott már egyenárammá alakul át. A PFC (Power Factor Correction) áramkör javítja a hatékonyságot azáltal, hogy stabil terhelést biztosít az AC vezetékeken. A megvalósítható funkcióknak megfelelően a mikroáramkör két részre osztható: elsődleges és másodlagos. A tábla elsődleges része a rajta elhelyezett alkatrészekkel együtt a nagyfeszültségű egyenfeszültség csökkentésére és a transzformátorra történő átvitelére szolgál. A másodlagos rész állandó kisfeszültségű feszültséget kap a transzformátortól, és a szükséges szintű állandó feszültséget ad ki a laptopra. Az alábbiakban ezeket a sémákat részletesebben megvizsgáljuk.

AC bemenet a töltőhöz

A váltakozó feszültség a töltőhöz egy levehető hálózati kábelcsatlakozón keresztül jut. A kapcsolóüzemű tápegységek nagy előnye, hogy a bemeneti feszültségek széles tartományán képesek működni. A dugó egyszerű cseréjével a töltő a világ bármely régiójában használható, az európai 240 V-tól 50 GHz-en az észak-amerikai 120 V-ig 60 GHz-en. A bemeneti fokozatban lévő kondenzátorok, szűrők és induktorok megakadályozzák, hogy az interferencia elhagyja a töltőt a tápvezetékeken keresztül. A híd egyenirányító négy diódát tartalmaz, amelyek a váltakozó áramot egyenárammá alakítják.

Nézze meg ezt a videót a híd egyenirányító működésének jobb bemutatásához.

PFC: teljesítménysimítás

A töltő működésének következő lépése a teljesítménytényező korrekciós áramkör, lilával jelölve. Az egyszerű töltők egyik problémája, hogy csak a váltakozó áramú ciklus egy kis részét töltik fel. Ha egyetlen készülék csinálja ezt, akkor nincs különösebb probléma, de ha több ezer van, az gondokat okoz az energiacégeknek. Ez az oka annak, hogy a szabályozás előírja, hogy a töltők teljesítménytényező-korrekciót alkalmazzanak (egyenletesebben használják fel az áramot). Lehetséges, hogy a gyenge teljesítménytényezőt az erőátvitel gyorsan be- és kikapcsolása okozza, de ez nem probléma. A probléma a nemlineáris diódahídból adódik, amely csak akkor tölti fel a bemeneti kondenzátort, amikor az AC jel csúcspontja van. A PFC mögött az az ötlet, hogy a tápellátás váltása előtt DC-fokozó konvertert használjunk. Így az áram szinuszos hulláma a kimeneten arányos a váltakozó áramú hullámformával.

A PFC áramkör egy teljesítménytranzisztort használ a váltakozó áramú bemenet pontos, több tízezerszeres másodpercenkénti kavarására. A várakozásokkal ellentétben ez simábbá teszi az AC vezetékek terhelését. A töltő két legnagyobb alkatrésze az induktor és a PFC kondenzátor, amelyek segítenek a DC feszültség 380 V-ra emelésében. A töltő az MC33368 chipet használja a PFC futtatásához.

Elsődleges teljesítmény átalakítás

Az elsődleges áramkör a töltő szíve. Kiveszi a PFC áramkörből a nagy egyenfeszültséget, feldarabolja, és egy transzformátorba táplálja, hogy a töltő alacsony feszültségű kimenetét hozza létre (16,5-18,5 volt). A töltő fejlett rezonanciavezérlőt használ, amely lehetővé teszi, hogy a rendszer nagyon magas, akár 500 kilohertzes frekvencián is működjön. A magasabb frekvencia lehetővé teszi, hogy a töltő belsejében kompaktabb komponenseket használjunk. Az alább látható IC vezérli a tápegységet.

SMPS vezérlő - nagyfeszültségű rezonáns vezérlő L6599; valamiért DAP015D felirattal. Félhíd rezonáns topológiát használ; félhíd áramkörben két tranzisztor hajtja át az áramot az átalakítón. A gyakori kapcsolóüzemű tápegységek PWM (Pulse Width Modulation) vezérlőt használnak, amely korrigálja a bemeneti időt. Az L6599 az impulzus frekvenciáját korrigálja, nem az impulzusát. Mindkét tranzisztor felváltva kapcsol be az idő 50%-ában. Ha a frekvencia a rezonanciafrekvencia fölé emelkedik, a teljesítmény csökken, így a frekvenciaszabályozás beállítja a kimeneti feszültséget.

A két tranzisztor felváltva kapcsol be és ki a bemeneti feszültség csökkentése érdekében. A jelátalakító és a kondenzátor azonos frekvencián rezonál, a megszakított bemenetet szinuszhullámmá simítva.

Másodlagos teljesítmény átalakítás

Az áramkör második fele generálja a töltő kimenetét. Az áramot az átalakítótól kapja, és diódák segítségével egyenárammá alakítja. A szűrőkondenzátorok kiegyenlítik a töltőből a kábelen keresztül érkező feszültséget.

A töltő másodlagos részének legfontosabb feladata, hogy a töltő belsejében tartsa a veszélyes magas feszültséget, hogy elkerülje a végkészülék potenciálisan veszélyes ütését. A fenti képen piros szaggatott vonallal jelölt szigetelési határ a fő nagyfeszültségű rész és a kisfeszültségű másodlagos része közötti távolságot jelzi. Mindkét oldalt körülbelül 6 mm választja el egymástól.

A transzformátor közvetlen elektromos csatlakozás helyett mágneses terek segítségével továbbítja a teljesítményt az elsődleges és a szekunder eszközök között. A transzformátor vezetéke háromszoros szigeteléssel rendelkezik a biztonság érdekében. Az olcsó töltők általában fukarok a szigeteléssel. Ez biztonsági kockázatot jelent. Az optocsatoló belső fénysugarat használ a visszacsatoló jel továbbítására a töltő másodlagos és elsődleges része között. A készülék elsődleges részének vezérlőáramköre a visszacsatoló jel segítségével állítja be a kapcsolási frekvenciát, hogy a kimeneti feszültség stabil maradjon.

Erőteljes mikroprocesszor a töltő belsejében

A töltő nem várt alkatrésze egy mikrokontrollerrel ellátott miniatűr áramkör, amely a fenti vázlaton látható. Ez a 16 bites processzor folyamatosan figyeli a töltő feszültségét és áramát. Lehetővé teszi az átvitelt, ha a töltő csatlakozik a MacBookhoz, és letiltja az átvitelt, ha a töltő le van választva. A töltő leválasztására akkor kerül sor, ha bármilyen probléma adódik. Ez egy Texas Instruments MSP430 mikrokontroller, körülbelül akkora teljesítményű, mint az első eredeti Macintosh processzora. A töltőben lévő processzor egy kis teljesítményű mikrokontroller 1 KB flash memóriával és mindössze 128 bájt RAM-mal. Tartalmaz egy nagy pontosságú 16 bites A/D konvertert.

Az eredeti Apple Macintosh 68 000 mikroprocesszora és a töltőben lévő 430 mikrokontroller nem hasonlítható össze, mert eltérő a kialakításuk és az utasításkészletük. De durva összehasonlításképpen a 68000 egy 16/32 bites processzor, amely 7,8 MHz-en, míg az MSP430 egy 16 bites processzor, amely 16 MHz-en fut. Az MSP430-at alacsony energiafogyasztásra tervezték, és a 68000 tápegységének körülbelül 1%-át használja fel.

A jobb oldali négyzetes narancssárga rátétek a chip programozására szolgálnak a gyártás során. A 60 W-os MacBook töltő MSP430 processzort használ, de a 85 W-os töltő általános célú processzort használ, amelyet flashelni kell. A Spy-Bi-Wire interfésszel van programozva, amely a TI szabványos JTAG interfész kétvezetékes változata. A programozást követően a chipben lévő biztonsági biztosíték tönkremegy, hogy megakadályozza a firmware leolvasását vagy módosítását.

A bal oldali három tűs IC (IC202) a töltő 16,5 V-os feszültségét a processzor által igényelt 3,3 V-ra csökkenti. A processzor feszültségét nem egy szabványos feszültségszabályozó, hanem az LT1460 biztosítja, amely 3,3 voltot ad le kivételesen nagy, 0,075%-os pontossággal.

A töltő alján sok apró alkatrész található

Ha a töltőt fejjel lefelé fordítjuk az áramköri lapon, tucatnyi apró alkatrész látható. A PFC és a Power Supply Controller Chip (SMPS) a fő integrált áramkörök, amelyek a töltőt vezérlik. A feszültség referencia chip felelős a stabil feszültség fenntartásáért még a hőmérséklet változása esetén is. Feszültség referencia chip, ez a TSM103/A, amely két műveleti erősítőt és egy 2,5 V-os referenciát kombinál egyetlen chipben. A félvezető tulajdonságai nagymértékben változnak a hőmérséklet függvényében, így a stabil feszültség fenntartása nem egyszerű feladat.

Ezeket a mikroáramköröket apró ellenállások, kondenzátorok, diódák és egyéb apró alkatrészek veszik körül. MOS - kimeneti tranzisztor, be- és kikapcsolja a tápfeszültséget a kimeneten a mikrokontroller utasításai szerint. Tőle balra vannak ellenállások, amelyek mérik a laptopnak küldött áramot.

Egy leválasztási határ (pirossal jelölve) választja el a nagyfeszültséget a kisfeszültségű kimeneti áramkörtől a biztonság érdekében. A szaggatott piros vonal a szigetelés határvonalát mutatja, amely elválasztja a kisfeszültségű oldalt a nagyfeszültségű oldaltól. Az optocsatolók a másodlagos oldalról küldenek jeleket a fő eszközre, probléma esetén kikapcsolják a töltőt.

Egy kicsit a földelésről. Egy 1KΩ-os földellenállás köti össze a váltakozó áramú földelési kapcsot a töltő kimenetén lévő földeléssel. Négy 9,1 MΩ-os ellenállás köti össze a belső egyenáramú alapot a kimeneti alappal. Mivel átlépik az elszigeteltség határát, a biztonság aggodalomra ad okot. Nagy stabilitásuk elkerüli az ütés veszélyét. A négy ellenállás nem igazán szükséges, de a redundancia azért van, hogy biztosítsa a készülék biztonságát és hibatűrését. Van egy Y kondenzátor (680pF, 250V) a belső test és a kimeneti föld között. A T5A biztosíték (5A) védi a földkimenetet.

Az egyik oka annak, hogy a szokásosnál több vezérlőelemet kell beszerelni a töltőbe, a változó feszültségű kimenet. A 60 watt feszültség biztosításához a töltő 16,5 V-ot biztosít, 3,6 amper ellenállással. A 85 watt leadásához a potenciál 18,5 voltra emelkedik, az ellenállás pedig 4,6 amper. Ez lehetővé teszi, hogy a töltő kompatibilis legyen a különböző feszültséget igénylő laptopokkal. Ahogy az árampotenciál 3,6 amper fölé emelkedik, az áramkör fokozatosan növeli a kimeneti feszültséget. A töltő automatikusan kikapcsol, ha a feszültség eléri a 90 W-ot.

Az ellenőrzési rendszer meglehetősen bonyolult. A kimeneti feszültséget a TSM103/A chipben lévő műveleti erősítő vezérli, amely összehasonlítja azt az ugyanazon chip által generált referenciafeszültséggel. Ez az erősítő visszacsatoló jelet küld egy optocsatolón keresztül az elsődleges oldalon lévő SMPS vezérlőchiphez. Ha a feszültség túl magas, a visszacsatoló jel csökkenti a feszültséget és fordítva. Ez egy meglehetősen egyszerű rész, de ahol a feszültség 16,5 V-ról 18,5 V-ra megy, a dolgok bonyolultabbak.

A kimeneti áram feszültséget hoz létre az ellenállásokon, amelyek ellenállása egyenként 0,005 Ω – ezek inkább vezetékek, mint ellenállások. A TSM103/A chipben lévő műveleti erősítő ezt a feszültséget erősíti. Ez a jel egy apró TS321 műveleti erősítőhöz megy, amely 4,1 A jel esetén kezd felerősödni. Ez a jel belép a korábban leírt vezérlőáramkörbe, növelve a kimeneti feszültséget. Az áramjel az apró TS391 komparátorba is belép, amely egy másik optocsatolón keresztül küldi a jelet a primernek, hogy levágja a kimeneti feszültséget. Ez egy védelmi áramkör, ha az áramszint túl magas lesz. A NYÁK-on több helyen is lehet nulla ellenállású ellenállásokat (azaz jumpereket) elhelyezni a műveleti erősítő erősítésének megváltoztatására. Ez lehetővé teszi az erősítési pontosság beállítását a gyártás során.

Magsafe csatlakozó

A Macbookhoz csatlakoztatható Magsafe mágneses csatlakozó összetettebb, mint elsőre tűnik. Öt rugós tüske (más néven Pogo érintkező) található a számítógéphez való csatlakoztatáshoz, valamint két tápcsatlakozó és két földelő érintkező. A középső érintkező az adatkapcsolat a számítógéppel.

A Magsafe belsejében egy miniatűr chip, amely közli a laptoppal a töltő sorozatszámát, típusát és teljesítményét. A laptop ezen adatok alapján határozza meg a töltő eredetiségét. A chip egy LED-es jelzőfényt is működtet, amely vizuálisan jelzi az állapotot. A laptop nem közvetlenül a töltőtől kap adatokat, hanem csak a Magsafe belsejében található chipen keresztül.

Töltő használat

Talán észrevette, hogy amikor csatlakoztatja a töltőt a laptophoz, egy-két másodpercbe telik, mire a LED-érzékelő bekapcsol. Ezalatt az idő alatt összetett kölcsönhatás lép fel a Magsafe csatlakozó, a töltő és maga a Macbook között.

Amikor a töltőt leválasztják a laptopról, a kimeneti tranzisztor blokkolja a kimeneti feszültséget. Ha megméri a feszültséget a MacBook töltőről, körülbelül 6 voltot fog találni a várt 16,5 V helyett. Ennek oka az, hogy a kimenet le van választva, és Ön a kimeneti tranzisztor alatti bypass ellenálláson méri a feszültséget. Amikor a Magsafe dugót bedugja a Macbookba, az alacsony feszültséget vesz fel. A töltőben lévő mikrokontroller érzékeli ezt, és néhány másodpercen belül bekapcsolja a tápegységet. Ez idő alatt a laptopnak sikerül minden szükséges információt megkapnia a töltőről a Magsafe belsejében lévő chipről. Ha minden rendben van, a laptop elkezdi fogyasztani a töltőt, és jelet küld a LED-jelzőnek. Amikor a Magsafe csatlakozót lehúzzuk a laptopról, a mikrokontroller érzékeli az áramkimaradást, és kikapcsolja a tápellátást, ami a LED-eket is kioltja.

Felmerül egy teljesen logikus kérdés - miért olyan bonyolult az Apple töltő? Más laptoptöltők egyszerűen 16 V-ot és tápfeszültséget biztosítanak, ha számítógéphez csatlakoztatják. A fő ok biztonsági okokból van, annak biztosítása érdekében, hogy ne kerüljön feszültség alá, amíg a tűk szilárdan nem rögzítik a laptopot. Ez minimálisra csökkenti a szikrák és az elektromos ívek kialakulásának kockázatát, ha Magsafe csatlakozót csatlakoztat.

Miért ne használjon olcsó töltőt?

Az eredeti Macbook 85 W-os töltő 79 dollárba kerül. De 14 dollárért vásárolhat az eBay-en egy töltőt, amely úgy néz ki, mint az eredeti. Szóval mit kapsz az extra 65 dollárért? Hasonlítsuk össze a töltő másolatát az eredetivel. Kívülről a töltő pontosan úgy néz ki, mint az Apple eredeti 85 W-os. Kivéve, hogy maga az Apple logó hiányzik. De ha belenézel, nyilvánvalóvá válnak a különbségek. Az alábbi képeken egy eredeti Apple töltő látható a bal oldalon, a másolat pedig a jobb oldalon.

A töltő másolatának fele annyi alkatrésze van, mint az eredetinek, és a nyomtatott áramköri lapon egyszerűen üres a hely. Míg az eredeti Apple töltő tele van alkatrészekkel, a replikát nem sok szűrésre és szabályozásra tervezték, és hiányzik a PFC áramkör. A töltő másolatában lévő transzformátor (nagy sárga téglalap) sokkal nagyobb, mint az eredeti modell. Az Apple Advanced Resonant Converter magasabb frekvenciája lehetővé teszi kisebb transzformátorok használatát.

A töltőt fejjel lefelé fordítva és a nyomtatott áramköri lapot megvizsgálva kiderül az eredeti töltő bonyolultabb áramköre. A másolatnak csak egy vezérlő IC van (a bal felső sarokban). Mivel a PFC áramkör teljesen ki van dobva. Ezenkívül a töltőklón kezelése kevésbé bonyolult, és nincs földelése. Megérted, mivel fenyeget.

Érdemes megjegyezni, hogy a töltő példánya egy Fairchild FAN7602 zöld PWM vezérlőchipet használ, amely fejlettebb, mint azt várná. Azt hiszem, a legtöbb ember valami olyasmit várt, mint egy egyszerű tranzisztoros oszcillátor. A másolaton kívül pedig az eredetivel ellentétben egyoldalas nyomtatott áramköri lapot használnak.

Valójában a töltő másolata jobb minőségű, mint azt várná, összehasonlítva az iPad és iPhone töltők szörnyű példányaival. A MacBook töltőmásolat nem vág le minden lehetséges alkatrészt, és egy közepesen összetett áramkört használ. Ennél a töltőnél is van egy kis hangsúly a biztonságra. Az alkatrészek leválasztását, valamint a nagy- és kisfeszültségű szakaszok szétválasztását alkalmazzák, kivéve egy veszélyes hibát, amelyet alább láthat. Az Y kondenzátor (kék) ferdén és veszélyesen közel volt az optocsatoló érintkezőjéhez a nagyfeszültségű oldalon, ami áramütés veszélyét okozta.

Problémák az eredeti Apple-től

Az irónia az, hogy a bonyolultság és a részletekre való odafigyelés ellenére az Apple MacBook töltő nem egy hibabiztos eszköz. Az interneten rengeteg különféle fotót találhat leégett, sérült és egyszerűen nem működő töltőről. Az eredeti töltő legsérülékenyebb része a Magsafe csatlakozó közelében található vezeték. A kábel meglehetősen vékony és gyorsan elkopik, ami sérüléshez, kiégéshez vagy egyszerűen eltöréshez vezet. Az Apple módot kínál arra, hogy elkerülje a kábel sérülését, ahelyett, hogy csak erősebb kábelt biztosítana. Az Apple webhelyén található értékelés a töltőre csak 1,5 csillagot adott az 5-ből.

A MacBook töltők is leállhatnak belső problémák miatt. A fenti és lenti képeken égési nyomok láthatók az Apple meghibásodott töltőjén. Sajnos nem lehet pontosan megmondani, mi okozta a tüzet. Rövidzárlat miatt kiégett az alkatrészek fele és a nyomtatott áramköri lap jó része. A kép alatt egy égetett szilikon szigetelés látható a tábla felszereléséhez.

Miért olyan drágák az eredeti töltők?

Mint látható, az Apple töltő fejlettebb kialakítású, mint a replikák, és extra biztonsági funkciókat is tartalmaz. Azonban egy eredeti töltő 65 dollárral többe kerül, és kétlem, hogy a kiegészítő alkatrészek többe kerüljenek 10-15 dollárnál. Becslések szerint az iPhone költségének 45%-a a vállalat nettó nyeresége. Valószínűleg a töltők még több pénzt hoznak. Az Apple eredeti árának sokkal alacsonyabbnak kell lennie. Az eszköz számos apró ellenállást, kondenzátort és tranzisztort tartalmaz, amelyek ára egy cent körül mozog. A nagy félvezetők, kondenzátorok és induktorok természetesen lényegesen drágábbak, de például egy 16 bites MSP430 processzor csak 0,45 dollárba kerül. Az Apple a magas költségeket nem csak a marketing és egyebek költségeivel magyarázza, hanem magának egy adott töltőmodellnek a kifejlesztésének magas költségeivel is. A Practical Switching Power Supply Design című könyv 9 hónapos munkaidőt becsül a tápegységek tervezésére és fejlesztésére, körülbelül 200 000 dollárra. A vállalat évente körülbelül 20 millió MacBookot ad el. Ha a fejlesztés költségeit befekteti a készülék költségébe, az csak 1 cent lesz. Még ha az Apple töltők tervezésének és fejlesztésének költsége tízszer magasabb is, az ár nem haladja meg a 10 centet. Mindezek ellenére nem javaslom, hogy spóroljon azzal, hogy analóg töltőket vásárol, és kockáztatja laptopját, sőt egészségét.

És a maradékra

A felhasználókat gyakran nem érdekli, hogy mi van a töltő belsejében. De tele van érdekes dolgokkal. A látszólag egyszerű töltés fejlett technológiákat használ, beleértve a teljesítménytényező-korrekciót és a rezonáns tápegységet, hogy 85 watt teljesítményt állítson elő egy kompakt modulban. A Macbook töltő lenyűgöző mérnöki alkotás. Ugyanakkor a másolatai mindent a lehető legolcsóbbá tesznek. Ez minden bizonnyal gazdaságos, de egyben veszélyt is jelent Önre és laptopjára.