Какво има вътре Разглобяваме зарядното устройство от MacBook. Как бързо да поправите протрит кабел за зареждане на MacBook Изгорял контакт за зареждане на MacBook

Чудили ли сте се някога как можете да поправите зарядното си устройство в тундрата?

Нека разгледаме една хипотетична ситуация. Ти си хипстър с MacBook, но и геолог. Пристигнахте някъде далеч, далеч и успешно счупихте зарядното, седите и плачете, къде сега да редактирате снимки и да напишете есе.

Но проблемът има решение

Всичко, от което се нуждаете, след като послушате колегите си и изхвърлите половината ненужни части, е: гумичка, спирала против комари, карфици, нож, тиксо.

Първо, малко теория.

Основната характеристика на магнитния щепсел за зарядно устройство на MacBooks е, че може да се постави във всяка посока. Е, също е магнетичен, да. Ефектът се постига по следния начин:

Първият и петият контакт идват от външната плитка. Вторият и четвъртият се разклоняват от вътрешния. Така, както и да го поставите, не можете да объркате плюс с минус. Външното ще си остане външно, вътрешното вътрешно.

В конектора няма магнит. Той е на MacBook.

И така, какво да правя?

Първо изрежете щифтовете, които ще станат контакти в бъдеще. След това вземете двойка и пробийте гумичката с тях. След това трябва да се подстриже максимално. Основната задача на този етап е да фиксирате щифтовете в определено положение.

След това внимателно правим калъп от останалата гумичка, която ще бъде платформа за всички наши контакти, външни и вътрешни. Очертаваме какво къде отива и залепваме съществуващата структура, така че острите краища да образуват еднакви контакти. След което ги отрязваме безопасно.

Когато след четиринадесетия път успеете да ги залепите където трябва, започваме следващия етап. Ние увиваме тази история първо с вътрешна плитка, а след това с електрическа лента.

На десетия път ще можете да го направите внимателно. Това, общо взето, е всичко.

Ако установите, че батерията на вашия Macbook Pro вече не може да се зарежда от оригиналния адаптер, не бързайте да го бъркате с поялник. Колкото и глупаво да звучи, първото нещо, което трябва да направите е:

1. уверете се, че контактът в гнездото е надежден (не използвайте счупен);

2. уверете се, че има захранване в контакта (включете в него друго, известно работещо устройство);

3. проверете дали захранващият контакт на лаптопа не е пълен с чужди предмети (обикновено там попадат трохи от храна, сгъстен прах и други насекоми);

4. Внимателно проверете жълтите контакти на конектора. Не трябва да са изгорени, почернели или окислени. Когато се опитате да ги натиснете навътре, щифтовете трябва да се върнат обратно, без да се задръстят. Препоръчително е да не надраскате отново позлатеното покритие;

5. Уверете се, че кабелът от адаптера към конектора няма механични повреди, няма прегъвания, няма оголени проводници, стърчащи изпод изолацията, офис стол не минава по него и т.н. Можете лесно да замените повреден проводник със собствените си ръце с всяко друго подходящо напречно сечение. В MacBooks има само два проводника от захранването към конектора Magsafe 2:

Ако сте голям късметлия, просто изключване на адаптера за няколко минути може да ви спаси. Случва се, че поради скок на захранването в мрежата, зарядното устройство влиза в защита и се нуждае от време, за да помисли за нулиране на блокирането.

Понякога, когато свържете адаптера към Macbook, индикаторът за зареждане не свети, но всъщност той се зарежда. Факт е, че необходимият индикатор (оранжев или зелен) светва по команда от контролера за управление на системата SMC, разположен в MacBook. Понякога, поради натрупани грешки, SMC започва да се проваля и тогава нулирането на контролера помага.

За да направите това, трябва да свържете адаптера към напълно изключен (не спи, а именно изключен) MacBook, натиснете клавишната комбинация Shift+Control+Option и, без да ги пускате, натиснете Power. След това, като едновременно отпуснете всички бутони, включете лаптопа с нулиране на контролера.

Ако всичко друго се провали, ще трябва да се сприятелите с точно същия MacBook и тихо да размените зарядни устройства с него и да опитате да се свържете с неговото зарядно устройство. Не е необходимо вашият приятел да има абсолютно същия адаптер - по-мощен също ще свърши работа. Основното тук е съединителите да съвпадат. [Коментар : Според един от коментарите към тази статия, по-малко мощно захранване също ще бъде подходящо за тестване]

Ако батерията на вашия MacBook не се зарежда с вашето зарядно устройство, но когато свържете нечие друго зарядно устройство, всичко започва да работи както трябва, тогава вашето зарядно устройство е повредено. Вашата шапка. Най-смелите могат да кажат на жена си, че покупката на палто от норка отново се отменя, тъй като MacBook е по-важен. Останалите ще трябва сами да ремонтират адаптера.

Случайно имах дефектно захранване с конектор MagSafe 2 и мощност 60 W, така че следното ще е вярно най-вече за този адаптер. Това зарядно устройство беше включено в 13-инчовите модели MacBook Pro с Retina дисплей:

• MD212, MD213 (края на 2012 г.)
• MD212, ME662 (началото на 2013 г.)
• ME864, ME865, ME866 (края на 2013 г.)
• MGX72, MGX82, MGX92 (средата на 2014 г.)
• MF839, MF840, MF841, MF843 (началото на 2015 г.);

Ремонт на зареждане на Macbook Pro

Преди да се задълбочите във вътрешността, е полезно да знаете как се стартира процесът на зареждане. Може да се изненадате, но инженерите на Apple успяха да интегрират микропроцесорно управление дори в толкова просто устройство като зарядно устройство. Ето основните точки:

1. работното напрежение е 16,5 волта. Въпреки това, докато адаптерът не е свързан към товар, неговият изход има напрежение на отворена верига (около 3V) с ограничение на тока от ~0,1 mA;
2. След свързване на конектора към MacBook, изходът на адаптера се зарежда с калибриран резистивен товар, поради което напрежението на отворена верига пада до ниво от ~1,7V. 16-битовият микроконтролер в зарядното устройство открива този факт и след 1 секунда командва изхода да превключи на изходно пълно напрежение. Такива трудности ви позволяват да избегнете искри и изгаряне на контактите на конектора при свързване на зарядното устройство към лаптопа;
3. при свързване на твърде голям товар, както и при наличие на късо съединение, напрежението на отворена верига ще падне значително под 1,7V и командата за включване няма да последва;
4. Конекторът за захранване на Macbook Pro съдържа микрочип DS2413, който веднага след свързването с MacBook започва да обменя информация със SMC контролера чрез протокола 1-Wire. Обменът се осъществява по еднопроводна шина (среден контакт на конектора). Зарядното устройство съобщава на лаптопа информация за себе си, включително неговата мощност и сериен номер. Лаптопът, ако всичко го устройва, свързва вътрешните си вериги към адаптера и му казва текущия режим на работа, въз основа на който светва един от двата светодиода в конектора. Цялата размяна на любезности отнема по-малко от 100 милисекунди;

Имайки предвид горното, малко вероятно е да можете да зареждате своя MacBook без оригиналното зарядно устройство. Също така не е възможно да проверите захранването без MacBook.

Теоретично, за тестване, можете да свържете резистор от 39,41 kOhm към двата крайни контакта на съединителя Magsafe (което не е толкова лесно да се направи, като се има предвид дизайнът на съединителя). След секунда на резистора трябва да се появи напрежение от 16,5 волта. В този случай индикаторът на конектора няма да свети.

За тези, които не знаят, конекторът за захранване на Apple Magsafe 2 има следното разпределение:

Този интелигентен дизайн на гнездото за зареждане ви позволява да свържете своя Macbook, без да се притеснявате за полярността.

Въпреки факта, че оригиналният адаптер има всички видове безотказна защита, вградена в него, не трябва да се отнасяте към него с пренебрежение. Мощността на това захранване е достатъчна да те изгори с пламъци при първа възможност, да те напръска с разтопен метал и да те изплаши... хълцане.

Как безболезнено да разглобите адаптера

За да разглобите зарядното за Macbook, ще трябва да използвате груба сила, тъй като половинките на кутията са залепени една за друга. Най-безболезненият вариант е да използвате клещи, както е показано в това видео:

Успях да разглобя захранването от моя Macbook Pro за 2-3 минути (повечето време отидох в намиране на удобен ограничител за клещите). След това все още остават леки следи от аутопсия:

След като кутията бъде отворена, трябва внимателно да инспектирате печатната платка, за да идентифицирате изгорели следи, овъглени резистори, подути или изтичащи електролити и други аномалии.

Дъската най-вероятно ще бъде напълнена с някакво съединение; тя трябва да бъде внимателно отстранена. И би било хубаво да не откъсвате нищо ненужно.

Няма да навреди веднага да прозвъниш предпазителя 3.15A. Ето го в кафяв калъф:

Ако предпазителят е повреден, това обикновено показва повреда или на диодния мост, или на захранващия MOSFET, или и на двете. Тези елементи изгарят най-често, тъй като носят основното натоварване. Те се намират много лесно - разположени са на общ радиатор.

Ако транзисторът с полев ефект е изваден, има смисъл да се провери резистора с ниско съпротивление в веригата на източника и цялата демпферна верига (R5, R6, C3, C4, D2, два дросела FB1, FB2 и кондензатор C7):

Когато ремонтирате захранване на Macbook, силно се препоръчва да го свържете към 220V мрежа чрез 60-ватова крушка. Това ще предотврати опустошителни последици в случай на късо съединение във веригата.

Бъдете изключително внимателни! Кондензатор с високо напрежение може да поддържа животозастрашаващо напрежение за дълго време. Веднъж ме хванаха и беше изключително неприятно.

Ако след подмяната на дефектните елементи захранването не започне, тогава, уви, по-нататъшният ремонт на зарядното устройство Apple Magsafe 2 е невъзможен без електрическа схема.

Между другото, най-надеждният начин да разберете дали веригата работи или не е да измерите напрежението на изходните електролити. На работещия адаптер трябва да има 16.5V:

Адаптерна верига Magsafe 2 (60 вата)

Не беше възможно да се намери схема на захранването на Macbook, така че не остана нищо друго освен да го копирате от печатната платка. Ето най-интересния фрагмент:

Както се вижда от диаграмата, зарядното устройство е сглобено според класическата схема на едноциклично импулсно захранване. Сърцето на преобразувателя е чипът DAP013F - модерен квазирезонансен контролер, който ви позволява да постигнете висока ефективност, ниски нива на шум, както и да реализирате защита срещу претоварване, пренапрежение и прегряване.

В началния момент, след свързване на адаптера към гнездото, няма напрежение на намотката 1-2, съответно напрежението на портата на транзистора Q33 е нула и е затворено. При неговото изтичане напрежението е равно на работното напрежение на ценеровия диод ZD34, който идва там от токоизправител с пълна вълна, образуван от диоди D32, D34 и част от силовия диоден мост BD1, през верига от резистори R33, R42 .

Транзисторът Q32 е отворен и кондензаторът C39 започва да се зарежда от същия диоден токоизправител (чрез веригата: R44 - ZD36 - Q32). Напрежението от този кондензатор се подава към 14-ия крак на микросхемата IC34, който чрез своя вътрешен превключвател е свързан към щифт 10 и съответно към 22 µF електролитен кондензатор C (не можахме да намерим неговото обозначение на платката) . Първоначалният ток на зареждане на този кондензатор е ограничен до 300 μA, след което, когато напрежението в него достигне 0,7 V, токът се увеличава до 3-6 mA.

Когато кондензаторът C достигне стартовото напрежение на микросхемата (около 9V), вътрешният осцилатор започва, импулсите от 9-ия щифт на микросхемата се изпращат към портата Q1 и цялата верига оживява.

От този момент напрежението на микросхемата IC34 се подава от кондензатор С, напрежението върху което се генерира от намотка 1-2 на трансформатора през токоизправителния диод D31. В този случай вътрешният превключвател на микросхемата прекъсва връзката между 14-ия и 10-ия щифт.

Защитата срещу прекомерно увеличаване на изходната мощност се осъществява с помощта на елементи ZD31 - R41 - R55. Когато напрежението на изхода на намотка 1-2 се повиши над напрежението на пробив на ценеровия диод, на първия щифт на микросхемата се появява отрицателен потенциал, което води до пропорционално намаляване на амплитудата на импулсите на 9-ия щифт.

Защитата от прегряване се осъществява с помощта на термистор NTC31, свързан към 2-рия щифт на микросхемата.

Четвъртият щифт на микросхемата се използва за определяне на момента на превключване на изходния превключвател в точките на минимален ток.

Шестият щифт на микросхемата е предназначен да стабилизира изходното напрежение на адаптера. Веригата за обратна връзка включва оптрон IC131, който осигурява галванична изолация на високоволтовите и нисковолтовите части на адаптера. Ако напрежението на 6-то краче падне под 0,8V, преобразувателят преминава в режим на намалена мощност (25% от номиналната). За правилна работа в този режим е необходим кондензатор C36. За да се върне към нормална работа, напрежението на 6-то краче трябва да се повиши над 1,4V.

Седмият крак на микросхемата е свързан към токовия сензор R9 и ако определен праг бъде превишен, работата на преобразувателя се блокира. Кондензаторът C34 задава интервала от време за системата за автоматично възстановяване след свръхток.

Пин 12 на микросхемата е предназначен да предпазва веригата от пренапрежение. Веднага щом напрежението на този крак надвиши 3V, микросхемата преминава в блокиране и ще остане в това състояние, докато напрежението на кондензатор C падне под нивото на нулиране на контролера (5V). За да направите това, трябва да изключите адаптера от мрежата и да изчакате известно време.

Изглежда, че този адаптер не използва функцията за защита от пренапрежение, вградена в чипа (във всеки случай не успях да проследя къде е свързан резистор R53). Очевидно тази роля е възложена на транзистора Q34, свързан към веригата за обратна връзка паралелно с оптрона IC131. Транзисторът се управлява от напрежение от намотка 1-2 през резистивен разделител R51-R50-R43 и в случай, например, на неизправност на оптрона, няма да позволи на микросхемата да увеличи неконтролируемото напрежение на преобразувателя.

По този начин този 60-ватов захранващ адаптер изпълнява трикратна защита срещу превишаване на изходното напрежение на допустимите граници: оптрон във веригата за обратна връзка, транзистор Q34 в същата верига и ценеров диод ZD31, свързан към първия крак на микросхемата . Добавете тук и защита срещу прегряване и свръхток (късо съединение). Оказва се много надеждно и безопасно зарядно за MacBook.

В китайските зарядни повечето системи за защита са изхвърлени и в интерес на икономията няма схеми за филтриране на RF смущения и премахване на статичното електричество. И въпреки че тези занаяти са доста функционални, трябва да платите за тяхната евтиност с по-високо ниво на смущения и повишен риск от повреда на захранващата платка на лаптопа.

Сега, като имате диаграмата пред очите си и си представяте как трябва да работи, няма да е трудно да намерите и отстраните всяка неизправност.

В моя случай неизправността на адаптера беше причинена от вътрешно прекъсване на резистора R33, поради което транзисторът Q32 винаги беше заключен, напрежението не тече към 14-ия крак на контролера и съответно напрежението на кондензатора СЪСне можа да достигне нивото на включване на чипа.

След запояване на резистор R33 веригата на задействане на микросхемата беше възстановена и веригата започна да работи. Надявам се, че тази статия ще ви помогне да поправите зарядното устройство на вашия MacBook Pro.

За да ви помогнем да идентифицирате напълно изгорелите елементи, прилагам архив със снимки на платката с висока резолюция (37 снимки, 122 MB).

И хората разчлениха точно същото зарядно устройство, само с мощност 85 W. Също интересно.

Преди проверка се уверете, че зарядното устройство е изключено от контакта.

Механичните повреди обикновено се откриват при външен оглед. При нашето захранване проблемът възникна с кабела в основата на магнитния конектор. Ако кабелът изглежда непокътнат отвън, това означава, че може да има повреда вътре в изолацията или конектора.

Бъдете внимателни и се опитайте да не използвате дефектно захранване, това може да бъде опасно за вашия лаптоп и вашето здраве!

Нека започнем да сменяме кабела с нов. За да направите това, ще трябва да разглобите захранването и да смените стария кабел с нов, като го запоите отново.

Стъпка 2 - Разглобяване на захранването

За да получите достъп до вътрешността на захранването, трябва да разделите двете половини, които съставляват тялото на модула. Половинките са залепени заедно, така че трябва да използвате сила.

Отваряме скобите, предназначени за навиване на кабела при транспортиране на устройството. Вкарваме клещите, както е показано на илюстрацията, и ги отваряме с малко сила, докато половинките на корпуса започнат да се отделят една от друга. Повтаряме процедурата и от другата страна.

Стъпка 3 - Подготовка на кабела за разпояване

След това отворете напълно кутията.

Стъпка 4 - Подготовка на кабела за разпояване

Внимателно отворете медния щит, покриващ вътрешността на захранващия блок.

Стъпка 5 - Рязане на кабел

Внимавайте, екранът е прикрепен към дъската с един крак, не го повредете.

Стъпка 6 - Запояване на кабела

Запоете кабелните проводници от платката. За да опростите запояването, препоръчваме да използвате киселина за запояване. След това запоете новия кабел.

Стъпка 7 - Сглобяване на захранването

Сглобяваме половинките на захранването с помощта на лепило за пластмасови изделия. Използваме универсално супер лепило на марката Moment.

За удобство използвахме инструмент Spudger, за да нанесем лепило върху една от половините на блока.

Те имат едно неприятно свойство - те се износват доста бързо. Понякога е просто грозно: вътрешният „пълнеж“ на жицата става черен на фона на бялата обвивка. Понякога е много, много лошо, защото „зареждането“ спира да работи. Трябва да направим нещо! Искате ли да спестите 5 хиляди рубли при закупуване на нов аксесоар? Прочетете нашите инструкции!

Първо, изключете кабела от мрежата. По-нататъшните действия зависят от неговата ефективност.

Работи

Ако проводникът току-що е започнал да се протрива и все още се зарежда MacBook, няма да е трудно да коригирате ситуацията. Всичко, което трябва да направите, е да закупите течна електрическа лента (цената е 300 рубли), да я нанесете върху повредената зона с четка (обикновено включена) и да я оставите да изсъхне за един час. По този начин ще решите няколко проблема наведнъж: ще предотвратите по-нататъшното разрушаване на проводника, ще избегнете проблеми с „електрическата“ част и (ако течната електрическа лента е бяла) ще направите ремонтирания проводник по-елегантен на външен вид. Същото може и трябва да се направи с износените кабели за iPhone и iPad.

не работи

Ако го осъзнаете твърде късно и MacBookвече не се зарежда от протрит проводник - нищо страшно! За такива случаи има специално ръководство стъпка по стъпка от iFixit. Не е нужно да сте електротехник, за да направите всичко както трябва.

Ако нещо не се получи или не искате да се притеснявате, винаги можете:

1. Купете използван кабел от eBay или на местния битпазар. Напълно възможно е да спестите до 50% от цената на официалния аксесоар.
2. Възползвайте се от едногодишната стандартна (ако все още не е изтекла) или тригодишната разширена (ако е закупена) гаранция на Apple.

Успех в решаването на проблема - и следващия път внимавайте за състоянието на вашето "кабелно" оборудване! :)

Чудили ли сте се някога какво има във вашето зарядно за MacBook? Компактното захранване съдържа значително повече части, отколкото бихте очаквали, включително дори микропроцесор. В тази статия ще можем да разглобим зарядното за MacBook, за да видим многобройните компоненти, скрити вътре, и да разберем как взаимодействат помежду си, за да доставят безопасно така необходимото електричество на компютъра.

Повечето потребителски електроники, от вашия смартфон до вашия телевизор, използват импулсни захранващи устройства за преобразуване на променлив ток от стенен контакт в постоянен ток с ниско напрежение, използван от електронните схеми. Импулсните захранвания, или по-правилно вторичните захранвания, получават името си от факта, че включват и изключват захранването хиляди пъти в секунда. Това е най-ефективното за преобразуване на напрежението.

Основната алтернатива на импулсното захранване е линейното захранване, което е много по-просто и преобразува ударното напрежение в топлина. Поради тази загуба на енергия ефективността на линейното захранване е около 60%, в сравнение с около 85% за импулсно захранване. Линейните захранващи устройства използват обемен трансформатор, който може да тежи до килограм или повече, докато импулсните захранвания могат да използват малки високочестотни трансформатори.

В днешно време такива захранвания са много евтини, но това не винаги е било така. През 1950 г. импулсните захранващи устройства бяха сложни и скъпи, използвани в космически и сателитни приложения, които изискваха леко и компактно захранване. До началото на 70-те години на миналия век новите високоволтови транзистори и други технологични подобрения направиха батериите много по-евтини и бяха широко използвани в компютрите. Въвеждането на контролери с един чип през 1976 г. направи преобразувателите на мощност още по-прости, по-малки и по-евтини.

Използването на импулсни захранвания от Apple датира от 1977 г., когато главният инженер Род Холт проектира импулсно захранване за Apple II.

Според Стив Джобс:

Това импулсно захранване беше също толкова революционно, колкото логиката на Apple II. Род не получи много признание на страниците на историята, но го заслужаваше. Всеки компютър сега използва импулсни захранвания и всички те са подобни по дизайн на дизайна на Holt.

Това е страхотен цитат, но не е напълно верен. Революцията в захранването се случи много по-рано. Робърт Бошерт започва да продава импулсни захранвания през 1974 г. за всичко - от принтери и компютри до изтребителя F-14. Дизайнът на Apple беше подобен на по-ранните устройства и други компютри не използваха дизайна на Род Холт. Въпреки това, Apple използва широко импулсни захранвания и разширява границите на дизайна на зарядните устройства със зарядни устройства, които са компактни, стилни и модерни.

Какво има вътре

За анализ взехме зарядно за Macbook 85W модел A1172, чиито размери са достатъчно малки, за да се поберат в дланта на ръката ви. Фигурата по-долу показва няколко характеристики, които могат да помогнат за разграничаване на оригинално зарядно устройство от фалшификати. Ухапаната ябълка по тялото е неразделен атрибут (който всеки знае), но има детайл, който не винаги привлича вниманието. Оригиналните зарядни устройства трябва да имат сериен номер под заземяващия щифт.

Колкото и странно да звучи, най-добрият начин да отворите заряда е да използвате длето или нещо подобно и да добавите малко груба сила към него. Първоначално Apple се противопостави на всеки, който отваря продуктите им и разглежда „вътрешностите“. Премахвайки пластмасовия корпус, веднага можете да видите металните радиатори. Те помагат за охлаждане на силовите полупроводници, разположени в зарядното устройство.

На гърба на зарядното можете да видите печатната платка. Виждат се някои малки компоненти, но по-голямата част от електрическата верига е скрита под метален радиатор, свързан с жълта електрическа лента.

Погледнахме радиаторите и това беше достатъчно. За да видите всички детайли на устройството, естествено трябва да премахнете радиаторите. Под тези метални части са скрити значително повече компоненти, отколкото бихте очаквали от малък модул.

Изображението по-долу показва основните компоненти на зарядното устройство. AC захранването влиза в зарядното устройство и след това се преобразува в DC. Веригата PFC (корекция на фактора на мощността) подобрява ефективността, като осигурява стабилно натоварване на AC линията. В съответствие с изпълняваните функции микросхемата може да бъде разделена на две части: първична и вторична. Първичната част на платката, заедно с разположените върху нея компоненти, е предназначена да понижава високоволтовото постоянно напрежение и да го предава към трансформатора. Вторичната част получава постоянно напрежение с ниско напрежение от трансформатора и извежда постоянно напрежение на необходимото ниво към лаптопа. По-долу ще разгледаме тези схеми по-подробно.

AC вход към зарядното устройство

Променливотоковото напрежение се подава към зарядното устройство чрез подвижния щепсел на захранващия кабел. Голямото предимство на импулсните захранвания е способността им да работят в широк диапазон от входни напрежения. Чрез проста смяна на щепсела, зарядното устройство може да се използва във всеки регион на света, от европейски 240 волта при 50 гигахерца до северноамерикански 120 волта при 60 гигахерца. Кондензатори, филтри и индуктори във входното стъпало предотвратяват смущения от напускане на зарядното устройство през захранващите линии. Мостовият токоизправител съдържа четири диода, които преобразуват променлив ток в постоянен ток.

Гледайте това видео за по-ясна демонстрация на това как работи мостов токоизправител.

PFC: Силно изглаждане

Следващата стъпка в работата на зарядното устройство е веригата за коригиране на фактора на мощността, маркирана в лилаво. Един проблем с обикновените зарядни устройства е, че те получават заряд само за малка част от AC цикъла. Когато едно устройство прави това, няма особени проблеми, но когато са хиляди, това създава проблеми на енергийните компании. Ето защо разпоредбите изискват зарядните устройства да използват техники за коригиране на фактора на мощността (те използват енергия по-равномерно). Може да очаквате, че лошият фактор на мощността е причинен от превключващо предаване на мощност, което се включва и изключва бързо, но това не е проблем. Проблемът възниква от нелинеен диоден мост, който зарежда входния кондензатор само когато променливотоковият сигнал достигне пикове. Идеята на PFC е да се използва DC-DC усилващ преобразувател преди превключване на захранването. По този начин изходният ток на синусоида е пропорционален на формата на вълната на променлив ток.

PFC веригата използва мощен транзистор за прецизно нарязване на AC входа десетки хиляди пъти в секунда. Противно на очакванията, това прави натоварването на AC линиите по-плавно. Двата най-големи компонента в зарядното устройство са индукторът и PFC кондензаторът, които спомагат за повишаване на постояннотоковото напрежение до 380 волта. Зарядното устройство използва чипа MC33368, за да задейства PFC.

Преобразуване на първична мощност

Първичната верига е сърцето на зарядното устройство. Той взема високо постоянно напрежение от PFC веригата, нарязва го и го захранва в трансформатор, за да генерира ниско напрежение на изхода от зарядното устройство (16,5-18,5 волта). Зарядното устройство използва усъвършенстван резонансен контролер, който позволява на системата да работи на много висока честота до 500 килохерца. По-високата честота позволява използването на по-компактни компоненти в зарядното устройство. Интегралната схема, показана по-долу, контролира захранването.

SMPS контролер - високоволтов резониращ контролер L6599; По някаква причина е обозначен с DAP015D. Той използва полумостова резонираща топология; В половин мостова схема два транзистора контролират мощността чрез преобразувател. Обичайните импулсни захранващи устройства използват контролер PWM (широчинно-импулсна модулация), който регулира времето на входа. L6599 коригира честотата на импулса, а не неговия пулс. И двата транзистора се включват последователно през 50% от времето. Когато честотата се увеличи над резонансната честота, мощността пада, така че контролът на честотата регулира изходното напрежение.

Двата транзистора се включват и изключват последователно, за да се намали входящото напрежение. Преобразувателят и кондензаторът резонират на една и съща честота, изглаждайки прекъснатия вход в синусоидата.

Преобразуване на вторична мощност

Втората половина на веригата генерира изхода на зарядното устройство. Той получава захранване от преобразувателя и с помощта на диоди го преобразува в постоянен ток. Филтърните кондензатори изглаждат напрежението, което идва от зарядното през кабела.

Най-важната роля на вторичната част на зарядното устройство е да поддържа опасно високо напрежение в зарядното устройство, за да се избегне потенциално опасен удар на крайното устройство. Границата на изолацията, маркирана с червена пунктирана линия на изображението по-горе, показва разделянето между основната част с високо напрежение и вторичната част с ниско напрежение на устройството. Двете страни са разделени една от друга на разстояние около 6 mm.

Трансформатор прехвърля мощност между първичните и вторичните устройства, използвайки магнитни полета вместо директна електрическа връзка. Проводниците в трансформатора са с тройна изолация за безопасност. Евтините зарядни устройства обикновено са оскъдни с изолация. Това създава риск за сигурността. Оптронът използва вътрешен лъч светлина за предаване на сигнал за обратна връзка между вторичната и първичната част на зарядното устройство. Контролен чип в основната част на устройството използва сигнал за обратна връзка, за да регулира честотата на превключване, за да поддържа изходното напрежение стабилно.

Мощен микропроцесор в зарядното устройство

Неочакваният компонент на зарядното устройство е миниатюрна печатна платка с микроконтролер, която може да се види на нашата диаграма по-горе. Този 16-битов процесор постоянно следи напрежението и тока на зарядното устройство. Той позволява предаване, когато зарядното устройство е свързано към MacBook и деактивира предаването, когато зарядното устройство е изключено. Зарядното устройство се изключва, ако има някакъв проблем. Този микроконтролер MSP430 на Texas Instruments е приблизително със същата мощност като процесора в първия оригинален Macintosh. Процесорът в зарядното устройство е микроконтролер с ниска мощност с 1 KB флаш памет и само 128 байта RAM. Той включва високо прецизен 16-битов аналогово-цифров преобразувател.

68 000 микропроцесора от оригиналния Apple Macintosh и 430 микроконтролера в Charger не са сравними, защото имат различен дизайн и набори от инструкции. Но за грубо сравнение, 68000 е 16/32 битов процесор, работещ на 7.8MHz, докато MSP430 е 16 битов процесор, работещ на 16MHz. MSP430 е проектиран за ниска консумация на енергия и използва приблизително 1% от захранването на 68000.

Квадратните оранжеви подложки вдясно се използват за програмиране на чипа по време на производството. Зарядното устройство за MacBook с мощност 60 W използва процесора MSP430, но зарядното устройство с мощност 85 W използва процесор с общо предназначение, който трябва да бъде флашнат. Той е програмиран с интерфейс Spy-Bi-Wire, който е двупроводният вариант на TI на стандартния JTAG интерфейс. Веднъж програмиран, защитният предпазител в чипа се унищожава, за да се предотврати четенето или модифицирането на фърмуера.

Три-щифтовият IC отляво (IC202) намалява зарядното устройство от 16,5 волта до 3,3 волта, изисквани от процесора. Напрежението на процесора се осигурява не от стандартен регулатор на напрежението, а от LT1460, който произвежда 3,3 волта с изключително висока точност от 0,075%.

Много малки компоненти от долната страна на зарядното

Обръщането на зарядното устройство върху печатната платка разкрива десетки малки компоненти. PFC и чипът на контролера на захранването (SMPS) са основните интегрални схеми, които управляват зарядното устройство. Референтният чип за напрежение е отговорен за поддържането на стабилно напрежение дори при промени в температурата. Интегралната схема за референтно напрежение е TSM103/A, която съчетава два операционни усилвателя и референтно напрежение от 2,5 V в схема с един чип. Свойствата на полупроводниците варират значително в зависимост от температурата, така че поддържането на стабилно напрежение не е лесна задача.

Тези чипове са заобиколени от малки резистори, кондензатори, диоди и други малки компоненти. Изходният MOSFET транзистор включва и изключва изходната мощност според указанията на микроконтролера. Вляво от него има резистори, които измерват тока, изпращан към лаптопа.

Изолационната граница (маркирана в червено) разделя високото напрежение от изходната верига за ниско напрежение за безопасност. Пунктираната червена линия показва границата на изолацията, която разделя страната с ниско напрежение от страната с високо напрежение. Оптроните изпращат сигнали от вторичната страна към основното устройство, като изключват зарядното устройство, ако има проблем.

Малко за заземяването. Заземителен резистор от 1KΩ свързва AC заземяващия щифт към основата на изхода на зарядното устройство. Четири резистора 9,1 MΩ свързват вътрешната DC база към изходната база. Тъй като преминават границата на изолация, сигурността е проблем. Тяхната висока стабилност избягва риска от удар. Четирите резистора всъщност не са необходими, но резервирането съществува, за да се гарантира безопасността и устойчивостта на грешки на устройството. Има също Y кондензатор (680pF, 250V) между вътрешната маса и изходната маса. Предпазител T5A (5A) предпазва изхода за заземяване.

Една от причините да инсталирате повече контролни компоненти в зарядното устройство от обикновено е променливото изходно напрежение. За да достави 60 вата напрежение, зарядното устройство осигурява 16,5 волта с ниво на съпротивление от 3,6 ампера. За да произведе 85 вата, потенциалът се увеличава до 18,5 волта и съпротивлението е съответно 4,6 ампера. Това позволява зарядното устройство да бъде съвместимо с лаптопи, които изискват различно напрежение. Тъй като потенциалът на тока се увеличава над 3,6 ампера, веригата постепенно увеличава изходното напрежение. Зарядното устройство се изключва незабавно, когато напрежението достигне 90 W.

Схемата за контрол е доста сложна. Изходното напрежение се контролира от операционен усилвател в TSM103/A IC, който го сравнява с референтно напрежение, генерирано от същата IC. Този усилвател изпраща сигнала за обратна връзка през оптрон към SMPS контролния чип от първичната страна. Ако напрежението е твърде високо, обратният сигнал намалява напрежението и обратно. Това е доста проста част, но когато напрежението се увеличи от 16,5 волта на 18,5 волта, нещата стават по-сложни.

Изходният ток създава напрежение през резистори с малко съпротивление от 0,005Ω всеки - те са по-скоро като проводници, отколкото като резистори. Операционният усилвател в чипа TSM103/A усилва това напрежение. Този сигнал отива към малкия операционен усилвател TS321, който задейства рампата, когато сигналът достигне 4,1 A. Този сигнал влиза в описаната по-горе верига за управление, увеличавайки изходното напрежение. Текущият сигнал също отива в малкия компаратор TS391, който изпраща сигнала към основното устройство през друг оптрон, за да намали изходното напрежение. Това е защитна верига, ако нивото на тока стане твърде високо. Има няколко места на печатната платка, където могат да се монтират резистори с нулево съпротивление (т.е. джъмпери), за да се промени усилването на операционния усилвател. Това позволява точността на усилването да се регулира по време на производството.

Щепсел Magsafe

Магнитният щепсел Magsafe, който се свързва с Macbook, е по-сложен, отколкото може да изглежда на пръв поглед. Има пет пружинни щифта (известни като Pogo щифтове) за свързване към компютъра, както и два захранващи щифта, два заземяващи щифта. Средният щифт е връзката за данни към компютъра.

Вътре Magsafe е миниатюрен чип, който съобщава на лаптопа серийния номер, вида и мощността на зарядното устройство. Лаптопът използва тези данни, за да определи дали зарядното е оригинално. Чипът също управлява LED индикатор за визуална индикация на състоянието. Лаптопът не получава данни директно от зарядното, а само чрез чипа в Magsafe.

Използване на зарядно устройство

Може би сте забелязали, че когато свържете зарядното устройство към лаптопа, минават една или две секунди, преди LED сензорът да се активира. През това време възниква сложно взаимодействие между щепсела на Magsafe, зарядното устройство и самия Macbook.

Когато зарядното устройство е изключено от лаптопа, изходният транзистор блокира извеждането на напрежение. Ако измерите напрежението от зарядното устройство за MacBook, ще намерите приблизително 6 волта вместо 16,5 волта, които се надявахте да видите. Причината е, че щифтът е изключен и вие измервате напрежението през байпасен резистор точно под изходния транзистор. Когато щепселът Magsafe е свързан към Macbook, той започва да консумира ниско напрежение. Микроконтролерът в зарядното устройство открива това и включва захранването в рамките на няколко секунди. През това време лаптопът успява да получи цялата необходима информация за зарядното от чипа в Magsafe. Ако всичко е наред, лаптопът започва да консумира енергия от зарядното устройство и изпраща сигнал към LED индикатора. Когато щепселът Magsafe бъде изключен от лаптопа, микроконтролерът открива загуба на ток и прекъсва захранването, което също изключва светодиодите.

Възниква напълно логичен въпрос – защо зарядното на Apple е толкова сложно? Други зарядни устройства за лаптоп просто осигуряват 16 волта и незабавно подават напрежение, когато са свързани към компютъра. Основната причина е за целите на безопасността, за да се гарантира, че не се прилага напрежение, докато щифтовете не са здраво закрепени към лаптопа. Това минимизира риска от искри или дъга при свързване на щепсел Magsafe.

Защо не трябва да използвате евтини зарядни устройства

Оригиналното зарядно за Macbook 85W струва $79. Но за $14 можете да си купите зарядно от eBay, което изглежда точно като оригинала. И така, какво получавате срещу допълнителните $65? Нека сравним копието на зарядното с оригинала. Отвън зарядното изглежда точно като оригиналното 85W от Apple. Освен че липсва самото лого на Apple. Но ако погледнете вътре, разликите стават очевидни. Снимките по-долу показват оригинално зарядно устройство на Apple отляво и копие отдясно.

Копието на зарядното има наполовина по-малко части от оригинала и мястото на печатната платка е просто празно. Докато оригиналното зарядно устройство на Apple е пълно с компоненти, репликата не е предназначена за много филтриране и регулиране и няма PFC схема. Трансформаторът в копието на зарядното (голям жълт правоъгълник) е много по-голям като размер от оригиналния модел. По-високата честота на Advanced Resonant Converter на Apple позволява използването на по-малък трансформатор.

Като обърнете зарядното устройство и погледнете платката, можете да видите по-сложна схема на оригиналното зарядно устройство. Копието има само една контролна IC (в горния ляв ъгъл). Тъй като PFC веригата е напълно изхвърлена. В допълнение, клонингът за зареждане е по-лесен за управление и няма заземяване. Разбирате какво заплашва това.

Струва си да се отбележи, че зарядното устройство за копиране използва чип Fairchild FAN7602 зелен PWM контролер, който е по-напреднал, отколкото бихте очаквали. Мисля, че повечето хора очакваха да видят нещо като обикновен транзисторен осцилатор. И в допълнение, копията, за разлика от оригинала, използват едностранна печатна платка.

Всъщност копието на зарядното устройство е с по-добро качество, отколкото може да очаквате, в сравнение с ужасните копия на зарядни устройства за iPad и iPhone. Копието на зарядното за MacBook не намалява всички възможни компоненти и използва умерено сложна верига. Това зарядно устройство също поставя лек акцент върху безопасността. Използва се изолация на компоненти и разделяне на области с високо и ниско напрежение, с изключение на една опасна грешка, която ще видите по-долу. Кондензаторът Y (син) е монтиран криво и опасно близо до контакта на оптрона от страната на високото напрежение, създавайки риск от токов удар.

Проблеми с оригинала от Apple

Иронията е, че въпреки своята сложност и внимание към детайла, зарядното за Apple MacBook не е безотказно устройство. В интернет можете да намерите много различни снимки на изгорели, повредени и просто нефункционални зарядни устройства. Най-уязвимата част от оригиналното зарядно е проводникът в областта на щепсела Magsafe. Кабелът е доста крехък и бързо се износва, което води до неговата повреда, изгаряне или просто счупване. Apple предлага как да избегнете повреда на кабела, вместо просто да предостави по-здрав кабел. Зарядното устройство получи само 1,5 от 5 звезди в преглед на уебсайта на Apple.

Зарядните устройства за MacBook може също да спрат да работят поради вътрешни проблеми. Снимките по-горе и по-долу показват следи от изгаряне в повреденото зарядно устройство на Apple. За съжаление не може да се каже точно какво точно е причинило пожара. Поради късо съединение изгоряха половината компоненти и голяма част от печатната платка. Долу на снимката има изгоряла силиконова изолация за закрепване на платката.

Защо оригиналните зарядни са толкова скъпи?

Както можете да видите, зарядното устройство на Apple има по-усъвършенстван дизайн от колегите си и има допълнителни функции за сигурност. Въпреки това, оригиналното зарядно устройство струва $65 повече и се съмнявам, че допълнителните компоненти струват повече от $10 - $15 Голяма част от цената на зарядното устройство влиза в крайния резултат на компанията. Смята се, че цената на iPhone е 45% от нетната печалба на компанията. Зарядните вероятно носят още повече пари. Цената на оригинала от Apple трябва да бъде значително по-ниска. Устройството има много малки компоненти - резистори, кондензатори и транзистори - чиято цена варира около един цент. Големите полупроводници, кондензатори и индуктори естествено струват значително повече, но например 16-битовият процесор MSP430 струва само $0,45. Apple обяснява високата цена не само с разходите за маркетинг и т.н., но и с високите разходи за самото разработване на конкретен модел зарядно устройство. Книгата Practical Switching Power Supply Design оценява 9 месеца време за проектиране и подобряване на захранванията на около 200 000 долара на година. Ако инвестирате разходите за разработка в цената на устройството, това ще бъде само 1 цент. Дори ако разходите за дизайн и разработка на зарядни устройства на Apple са 10 пъти по-високи, цената няма да надхвърли 10 цента. Въпреки всичко това, не ви препоръчвам да пестите парите си, като купувате аналогови зарядни устройства и рискувате лаптопа си и дори здравето си.

И за останалите

Потребителите рядко се интересуват какво има вътре в зарядното устройство. Но там има много интересни неща. Привидно простото зареждане използва усъвършенствани технологии, включително корекция на фактора на мощността и резонансно захранване, за да произведе 85 вата мощност в компактен модул. Зарядното за Macbook е впечатляващо инженерно произведение. В същото време копията му се стремят да направят всичко възможно най-евтино. Това разбира се е икономично, но и опасно за вас и вашия лаптоп.