Хочу затронуть давнюю шумиху на тему того, что в схеме Apple Macintosh LC III один из конденсаторов установлен задом наперёд. LC III — это модель Mac размером с «коробку от пиццы». Выпускалась она с начала 1993 по начало 1994 года преимущественно для сферы образования. Также существовала линейка потребительских модификаций в виде моделей Performa 450, 460, 466 и 467. Масштабного отзыва устройств со стороны Apple так и не последовало, что, на мой взгляд, и вызвало среди сообщества скептическое отношение к проблеме. Поэтому предлагаю взглянуть на эту историю более подробно и подробно рассмотреть саму схему устройства. Действительно ли инженеры Apple допустили ошибку?
Я участвовал в том давнем обсуждении, на которое дал ссылку в начале, но до сегодняшнего дня у меня не было подходящего устройства, чтобы оценить его схему собственными глазами. Недавно же я купил старенький Performa 450 с его родными, потёкшими конденсаторами, плюс у меня есть несколько других машин в таком же форм-факторе. Так что пришло время всё проверить самому!
На следующем фото показана проблемная часть платы до того, как я демонтировал с неё конденсаторы. Здесь видно, что у всех этих деталей (C19, C21 и C22) отрицательный полюс находится «сверху», и это согласуется с шелкографией печатной платы, на которой
+ обозначен снизу.
И если все эти грязные следы пайки, которые мы видим на фото, не являются достаточным предупреждением о том, что нужно заменять SMD-конденсаторы во всех классических Mac из 90-х, то даже не знаю, что ещё может им стать. Давайте взглянем на плату более внимательно после демонтажа деталей и небольшой чистки.
Да уж, C21 тёк реально сильно и повредил не только паяльную маску, но и медный слой под ней. Когда я его снял, то обнаружил под ним большой липкий наплыв. Новые конденсаторы я ещё не устанавливал, да и сперва мне наверняка придётся получше зачистить грязный участок оголённой меди и покрыть его паяльной маской с УФ-отверждением. Повезло хоть, что это заземляющая плоскость, и особых сложностей возникнуть не должно.
Однако самое важное на этом фото то, что отрицательный контакт каждого конденсатора подключён к заземляющей плоскости, а положительные все направлены в сторону выводов разъёма питания.
Здесь мы имеем по одному сглаживающему конденсатору для каждой из трёх шин питания. C19 — для +5 В, C21 — для +12 В, а C22 — для -5 В. На плате видно, что дорожка от плюса C22 идёт напрямую к выводу -5 В разъёма питания.
Такое расположение разумно для двух положительных шин питания, но является обратным для шины -5 В. И если картинка выше недостаточно наглядно это демонстрирует, то вот пара фото, на которых мой мультиметр точно показывает, что положительный контакт C22 идёт на -5 В, а минусовой — на землю. Это означает, что при включённой системе напряжение на этом конденсаторе будет -5 В.
Собственно, никакой дополнительный анализ для подтверждения столь очевидной ошибки мне не нужен. Подобные конденсаторы не должны испытывать отрицательное напряжение. У них неспроста обозначена минусовая сторона. Напряжение на плюсовом конце должно быть выше либо равно напряжению на отрицательном. Иными словами, плюс этого конденсатора должен быть подключён к земле, а минус — к -5 В.
Давайте сравним и сопоставим эту схему с аналогичной схемой из оригинального Mac LC, где используется в точности такой же источник питания. Вот фото его платы, где родные кондёры тоже потекли:
В оригинальных моделях LC (и LC II) конденсаторы установлены правильно. Здесь -5 В подключается к минусовой стороне, а земля — к плюсовой. В итоге на конденсаторе мы имеем 5 В действующего напряжения.
А что насчёт LC 475, последователя LC III? Если в Apple при разработке LC III чудесным образом открыли исключение из законов физики, то они бы наверняка продолжили следовать этому новому правилу и в схеме LC 475.
Но нет! Здесь у нас снова то же (корректное) расположение, что и в оригинальном LC.
Когда я увидел всё сам и сравнил схему с другими моделями Mac той эпохи, у меня не осталось сомнений в том, что в Apple реально накосячили в своём LC III. И это не просто ошибка с пайкой компонента на фабрике, так как шелкография платы тоже некорректна. По сути, это аппаратный эквивалент ошибки копирования-вставки при написании кода. Я надеюсь привлечь внимание людей к этой оплошности, поскольку во всех (очень полезных) инструкциях по замене конденсаторов, какие я нашёл в сети, об этом случае установки детали задом наперёд почему-то не упоминают, хотя сей недочёт проектирования вызвал проблемы у многих.
Но вы можете спросить, почему это не оказалось столь значимым для электролитического конденсатора, который ставился на плату с завода? Почему вокруг этого не возникла шумиха ещё тогда? Почему каждый LC III не взрывался, превращаясь в гигантский фаербол? Одна из причин в том, что оригинальный конденсатор был устойчив к этой ошибке, так как предназначался для 16 В, но получал всего -5 В. Если верить информации в сети, то этого обратного напряжения предостаточно, чтобы необратимо повредить подобный конденсатор. Но вот для конкретного взрыва его всё же маловато. Кроме того, он участвует в работе только шины -5 В, которая необходима лишь для последовательных портов RS-422. Ввиду своего развёрнутого положения этот конденсатор, может, и не работал должным образом, но по факту серьёзно ничему не вредил.
В свете того, что сегодня многие любители (включая меня) в качестве замены используют танталовые конденсаторы, думаю, есть некоторая опасность в недостаточной освещённости этого случая. Несмотря на то, что компьютер может вроде бы нормально работать при такой установке штатного электролитического кондёра, танталовые аналоги в подобном случае уже не окажутся столь снисходительны. Некоторые обратили внимание, что при установке танталового конденсатора «наоборот» на шине -5 В возникает некорректное напряжение. Автор поста на эту тему, paul.gaastra, сказал, что установленный таким образом танталовый конденсатор потреблял 1,3 А (очень много) при напряжении всего -2,3 В. В лучшем случае это приведёт к проблемам с последовательными портами, а в худшем — кондёр просто загорится или взорвётся. Да и для питания тут ничего хорошего. На шине -5 В предполагается всего 75 мА.
Основной вывод из всего этого в том, что шелкография Apple и фабричная установка C22 в LC III явно ошибочны. Альтернативной оценки здесь быть не может. Так что, если будете менять конденсаторы в подобных устройствах, устанавливайте C22 противоположным указанному на шелкографии образом. Если не верите мне или хотите перепроверить сами, то можете легко убедиться в этом, используя мультиметр в режиме прозвонки при отключённой системе. Плюсовой конец конденсатора должен быть подключён к земле, а минусовой — к -5 В. Установите мультиметр в режим проверки постоянного напряжения. Включите систему — на указанном конденсаторе вы должны увидеть 5 В (минусовой щуп приложите к минусовой стороне детали, а плюсовой — соответственно, к плюсовой). И так будет на каждом Mac с шиной питания -5 В.
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT ?
Комментарии (71)
sergio_nsk
03.01.2025 14:07это плоскость заземления
"the ground plane" по-русски - нулевая шина или дорожка.
Flammmable
03.01.2025 14:07"the ground plane" по-русски - нулевая шина или дорожка.
7.18 Если корпус блока, узла, стойки, шкафа используется как заземляющая плоскость, все его металлические части должны быть надежно электрически соединены между собой сваркой, пайкой, клепкой (неанодированными заклепками) и т.д.
...хотя лично я предпочитаю говорить "земляной полигон".
Wesha
03.01.2025 14:07используется как заземляющая плоскость
Скрытый текст
Flammmable
03.01.2025 14:07Как говорится в шутке "Дрянь не дрянь, а слушать будешь стоя". Это я про терминологию, закреплённую ГОСТами.
randomsimplenumber
03.01.2025 14:07Но заземление оно же совсем не плоское.. В нашей вселенной во всяком случае.
Неужели пришельцы отметились?
coriolis1986
03.01.2025 14:07"Полюсовка" всегда называлась полярностью. Видимо какая-то новая терминология подъехала...
Bright_Translate Автор
03.01.2025 14:07Тематические ресурсы дают такие определения
Заземляющая плоскость печатной платы — это большая область меди на плате, которая соединена с землей. Эта область служит общей точкой отсчета для всех компонентов на печатной плате. Думайте о ней как о фундаменте платы, обеспечивающем стабильность и поддержку всей схемы.
или
Нулевая шина – незаменимый элемент электрораспределительного шкафа. С помощью шины создается контур заземления, общий ноль электросети или «контрольного нуля» при использовании в цепи УЗО или дифференциального автомата. Как правило, нулевая шина устанавливается на DIN рейку с использованием специального изолятора.
Вроде как разные вещи
заземляющая плоскоть 
нулевая шина
vdshat
03.01.2025 14:07Я в году 2003 решил поменять материнку. Начитался и выбрал одну от Gigabyte в ту пору хороший середнячок. После работы решил все собрать. Благо ночь впереди, если что. Как раз входил новый сокет на проц и дополнительное питание. Собрал, включаю..., а тишина! Аж в пот пробило. Давай разбираться. Тогда ещё шла схема в комплекте. Смотрю на схеме доп питание полярность одна, а на плате зеркальная! Перепроверил несколько раз. Уж думал разучился читать схемы. И доп питание распаяно ж тоже наоборот! Короче, в штекере перебрасываю плюс-минус, включаю - все работает!
Почти через год случается КЗ в квартире, что снимал, проводка дрянь была. Ну, и мамка вылетела, благо на гарантии. Понёс в контору на удачу. Они даже не удивились: вон в углу их по гарантии целая пачка - не заводятся! Показываю в чем причина. Не верят. Пробуем тут же, перебрасывает плюс-минус. Все работает! Мужики мне и мамку северную вместо этой поменяли и видяху прошную в полцены продали. Они всю партию потом нормально реализовали. Получается была ошибка на плате.
Flammmable
03.01.2025 14:07Пожалуйста, оформите в статью данный кейс.
Javian
03.01.2025 14:07off Слишком старо - 2003 год... фотографий тех времен нет. А без фото вся статья в этот комментарий поместилась.
Похожая же чехарда была в то время с дополнительным питанием ATI и Nvidia.
sterr
03.01.2025 14:07Там же ясно написано, что источник -5 в использовался в интерфейсе 422. Кто-нибудь когда-нибудь использовал 422 на маке? То что он не работал, никто не знал, потому что просадка по -5 по любому была. А конденсатор удачный попался. Скорее всего грелся, пыжился, но выстоял. Тем более, что там 75 ма всего. Так что так себе проблема. Ради этого и статью смысла не было писать.
slog2
03.01.2025 14:07Для RS-422 не нужны -5в, это дифференциальная линия, оба провода с положительными напряжениями. Скорее всего там был RS-232 и в статье есть ошибка.
slog2
03.01.2025 14:07И без отрицательного напряжения rs-232 тоже будет работать, так что вряд ли кто заметит ошибку если не полезет туда с осциллографом.
rsashka
03.01.2025 14:07-5 Вольт было нужно для некоторых процессоров (были раньше такие). И за-за этого и обычный блок питания для ПК тоже содержит такое напряжение питания. Хотя оно сейчас уже наверно нигде не используется.
А для интерфейсов связи уровни для линии связи генерируются в микросхеме драйвера и дополнительные напряжения как правило вообще не нужны.
Serge78rus
03.01.2025 14:07Это современные микросхемы драйверов RS-232 питаются от одного положительного напряжения. А раньше наиболее часто использовалась пара микросхем 75188 и 75189, которые требовали как положительного, так и отрицательного напряжения питания.
Feeel
03.01.2025 14:07Статья реально ни о чём!
1) Алюминиевый электролитический конденсатор можно использовать в обратной полярности. Более того на заводе он изначально неполярный, это уже потом на специальной установке становится полярным, когда на отрицательном электроде формируется оксидный слой. В связи с этим существует 2 явления:
а) Со временем оксидный слой растворяется в электролите. Если конденсатор Вольт на 400 и лет 10 пролежал в ящике, то при включении бывает бабах, ибо слой диэлектрика истончился.
б) Если включить включить конденсатор данного типа в щадящем режиме (а судя по фото в пятивольтовую шину воткнут кондёр на 16 Вольт), то он потихонечку переполюсуется: на одной обкладке слой оксида растворится, а на другой нарастёт.
2) Какие-то загадочные персонажи зачем-то заменяют алюминиевые электролиты на танталовые, совершенно не удосуживаясь ответить на вопрос ЗАЧЕМ (троллейбус.жпг). Во первых танталовые конденсаторы очень не любят переполюсовки, горят и взрываются, а во вторых - чувствительны к перенапряжению, и да, горят и взрываются. Это алюминиевые дубовые как незнамо что, и могут выдерживать кратковременные перенапряжения до нескольких номиналов (лишь бы не закипеть).
Итого: Ха-ха, инженеры в эппле дураки... Или нет? Но это не точно. 8)
vitendo
03.01.2025 14:07Может и не о чём. Но, блин, интереснаяяяя :)
И комментариев много интересных собрала.
PsihXMak
03.01.2025 14:07Интересная статья. Навела на мысль пойти и узнать в отделе контроля качества, проверяют ли они полярность кондёров после набивки. Я видел сотни компонентов, которые стоят вверх ногами, задом наперёд и во всех других возможных позициях, однако, как то даже не задумывался проверять конденсаторы.
dng-md
03.01.2025 14:07Даже иее не знал, что у конденсаторов есть + и - !!! Где почитать про такое - научпоп для саморазвития.
Samid777
03.01.2025 14:07Любой учебник для начинающего радиолюбителя, там будут подробно описаны все конденсаторы.
А потом, когда узнаете что электролитические конденсаторы имеют полярность, случайно узнаете что есть... неполярные электролитические конденсаторы, и снова можно искать чтото новое.
nv13
03.01.2025 14:07Была у меня плата Abit с самым крутым аудиочипсетом на то время. И так совпало, что в это же время под какой то очередной сокет/процессор стали менять линейные стабилизаторы на импульсные. Через пару лет плата протекла, поскольку стабилизаторы поменяли, а конденсаторы оставили прежние, под линейный режим. И не один Abit так накосячил
saipr
03.01.2025 14:07До сих пор не представлял какой уникальный экспонат Macintosh LC 475 хранится у нас в музее:
zatim
Это просто невероятно! Как можно было из элементарной ерунды раздуть целую статью, да еще и с фотографиями.
GennPen
Нужно еще тему на пару статей раздуть: почему неправильно был установлен C22, а потек C21?
dartraiden
Можно ещё написать статью-биографию инженера, накосячившего при проектировании платы.
А потом интервью с ним. Отдельной статьёй, разумеется.
Flammmable
Ах если бы... Здесь же примерно 9000 раз повторяется, что конденсатор был установлен задом на перёд.
Tirarex
Само событие непримечательное, но дает повод подумать сколько еще таких ошибок кроется в устройствах вокруг нас, а так же насколько те или иные узлы оверинженернутые что работают успешно не просто без компонента, а с компонентом который вносит проблемы на линию.
У асуса интересный например: https://arstechnica.com/gadgets/2022/01/backwards-capacitor-causes-fiery-failure-for-some-high-end-asus-motherboards/ Кондер в обратную сторону, при этом платы какое то время прекрасно работают, и ведь как то прошли RND на заводе, и тестирование на фабрике, но только спустя N времени мрут.
У меня на обзор лежит плата под NAS, классная штука не смотря на все ее минусы, у нее у 24pin коннектора стоит целая батарея из резисторных сборок. Зачем она лично мне непонятно, но греется до 56с в простое без каких либо нагрузок, и судя по замерам она стоит просто между 12в и землей...
zatim
Не спорю, ошибок в устройствах полно. Идеальных вещей не бывает. У меня самого есть статья про ремонт зарядного устройства, где, по моему мнению, разработчики не до конца все продумали. В бытовых устройствах также есть разные модели и даже серии устройств, где такие ошибки кормят огромное количество мастеров по ремонту. Даже на форумах пишут: "такая то модель? Поменяй то-то и то-то, это типовая болячка". Это, как бы элементарщина, всем давно известный факт.
Описанный в статье случай примечателен лишь только тем, что ошибка невероятно глупая и никак не вяжется с уровнем известной фирмы. Хотя уже давно даже известные фирмы отдают разработку на аутсорс кому попало, но все равно, контроль какой то должен быть.
Что касается резисторов, возможно это нагрузка канала 5 В. У старых моделей бп с ДГС основная стабилизация идет по каналу 5 В, который сейчас почти не используется. А основное потребление идет по каналу 12 В, который просаживается и защита отключает бп. Современные БП делают по другому принципу, у них основной канал 12 В, а все остальные напряжения получают уже из этих 12 В.
vadimr
Очень вряд ли, чтобы в то время Apple отдавала разработку на аутсорс. Там свои-то сотрудники не имели права видеть продукт целиком до релиза.
Tirarex
Хорошее предположение, но резисторы (202) стоят между землей и 12в. На 5в никак не звонятся.
QwertyOFF
Скорее всего это резисторы предназначены для разрядки конденсаторов после отключения питания
zatim
А для чего это нужно? Обычно конденсаторы замечательно разряжаются током потребления питаемого устройства. Никогда не встречал того, чтобы эти конденсаторы кто-то специально для чего то разряжал. Кроме одного места - конденсатор после сетевого выпрямителя. Там его разряжают в целях безопасности при обслуживании и ремонте. Да и там это делают далеко не все.
Ok_Lenar
Питаемые устройства могут дохнуть от броска тока при выключении.
zatim
Первый раз о таком слышу.
Iwan95
Были, были такие, у которых в первичке на сети стояли конденсаторы, якобы для уменьшения помех, но в момент выключения они образовывали колебательный контур с первичкой с большой добротностью и возникал большой выброс напряжения в первичке.
zatim
Это вы про трансформаторный блок питания?
Dozer88
Что-то мне подсказывает, что аппаратных ошибок на порядки меньше, чем софтовых. А к ним все уже привыкли, это типа норм...
Alexey2005
Это определяется исключительно ценой ошибки. Аппаратная ошибка может вылиться в колоссальный ущерб, тогда как программная обычно исправляется достаточно дёшево.
Кстати, когда Интернета не было, а ПО распространялось исключительно на физических носителях, качество его тоже было гораздо выше. Потому что в таких условиях программисты не могли позволить себе выпустить сырой продукт с намерением допилить его после релиза (и заодно сэкономить на бета-тестерах, используя в качестве таковых собственных пользователей).
KotofeyKotofeich
Подогрев разъёма.
KotofeyKotofeich
Мой первый магнитофон Соната МП213С крякнул в гарантийный период. Мастер при приёмке в ремонт с грустью спросил - Соната? Оказывается их завалили Сонатами с одной и той же проблемой - у всех сгорала микра К140УД2. Вот и спрашивается, как на заводе тестировали?
BruceWillis77
У Асуса все время конденсаторы наоборот распаянны. Где на шелкографии обозначен минус (как у всех нормальных плат) там плюс. И поэтому тот кто не знает, при пререпайке ставят конденсаторы как обычно, минусом на маркировку. Потом получают БигБадаБум, перепаивают уже по-Асусковски. И навсегда (или на время) запоминают эту особенность материнок Асус.
shiru8bit
Это ещё и перевод.
Xius
Дык это же не китайская ноунейм автомобильная зарядка отстрелившая верхнюю часть в лицо пользователя, а серийный компьютер (!) от Apple (!) стоимостью тогда $1500, что с учётом инфляции сейчас эквивалент $3000-4000. Этого производителя многие считают эталоном и проектирования устройств, и поддержки покупателей.
jaguard
У эталона раз в пару лет скандал. То айфоны гнутся, то клавиатура на макбуках дохнет, то «держите неправильно».
KotofeyKotofeich
Ну, когда электролит выстреливает прямо в потолок, кагбэ не ерунда уже