คาปาซิเตอร์ LC III ที่ Apple บัดกรีกลับขั้วมาจากโรงงาน
(downtowndougbrown.com)- คาปาซิเตอร์ C22 ในตระกูล Macintosh LC III ถูกต่อกลับขั้วกับรางไฟ -5V และพบว่าไม่ใช่แค่ทิศทางการใส่อุปกรณ์เท่านั้น แต่ silkscreen บน PCB ก็ผิดด้วย
- C22 เป็น bulk capacitor สำหรับราง -5V แต่ถ้าใส่ตามเครื่องหมายบนบอร์ด ขั้วบวกจะต่อกับ -5V และขั้วลบจะต่อกับกราวด์ ทำให้เมื่อเปิดเครื่อง คาปาซิเตอร์จะมีแรงดัน -5V คร่อมอยู่
- Mac LC และ LC II รุ่นดั้งเดิม รวมถึง LC 475 รุ่นถัดมา ต่างต่อ -5V เข้ากับขั้วลบของคาปาซิเตอร์ และต่อกราวด์เข้ากับขั้วบวก จึงมีเพียงทิศทางของ LC III ที่คลาดเคลื่อนไปจากการออกแบบร่วมยุค
- คาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม 16V ที่ติดตั้งมาจากโรงงานดูเหมือนจะทนความผิดพลาดนี้ได้ แต่หากใส่ คาปาซิเตอร์แทนทาลัม ซึ่งมักใช้ในการซ่อม ในทิศทางเดียวกัน อาจเกิดกระแสเกิน ปัญหาพอร์ตอนุกรม และความเสี่ยงต่อการลุกไหม้
- เมื่อ recap LC III ต้องติดตั้ง C22 ตรงข้ามกับเครื่องหมายบน PCB และสามารถตรวจสอบได้ด้วยการทดสอบ continuity ด้วยมัลติมิเตอร์ขณะปิดไฟ ว่าขั้วบวกต่อกับกราวด์ และขั้วลบต่อกับ -5V หรือไม่
ข้อผิดพลาดขั้วของ C22 ที่พบใน LC III
- Macintosh LC III มีคาปาซิเตอร์สามตัวคือ C19, C21, C22 วางอยู่บริเวณขั้วต่อไฟเลี้ยง
- C19: bulk capacitor สำหรับรางไฟ +5V
- C21: bulk capacitor สำหรับรางไฟ +12V
- C22: bulk capacitor สำหรับรางไฟ -5V
- silkscreen บนบอร์ดทำเครื่องหมายให้ด้านล่างของคาปาซิเตอร์ทั้งสามเป็นขั้วบวก และคาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งจากโรงงานก็ถูกติดตั้งให้ขั้วลบหันขึ้นด้านบน
- สำหรับ C19 และ C21 ทิศทางนี้ถูกต้อง เพราะเชื่อมต่อกับรางไฟบวก แต่ C22 เชื่อมต่อกับราง -5V ดังนั้นหากติดตั้งในทิศทางเดียวกัน ขั้วจะกลับด้าน
สถานะการเชื่อมต่อที่ยืนยันด้วยการวัดวงจร
- หลังถอดคาปาซิเตอร์ออกและตรวจสอบบอร์ด พบว่า pad ขั้วลบของคาปาซิเตอร์แต่ละตัวเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์
- pad ขั้วบวกของ C22 ต่อโดยตรงไปยัง พิน -5V ของขั้วต่อไฟเลี้ยง
- การทดสอบ continuity ด้วยมัลติมิเตอร์ก็ยืนยันว่า ขั้วบวกของ C22 ต่อกับพิน -5V และขั้วลบของ C22 ต่อกับกราวด์
- เมื่อเปิดเครื่อง C22 จะได้รับ แรงดันย้อนกลับ -5V และสำหรับคาปาซิเตอร์มีขั้วประเภทนี้ แรงดันที่ขั้วบวกควรมากกว่าหรือเท่ากับแรงดันที่ขั้วลบ
- การเชื่อมต่อที่ถูกต้องคือ ขั้วบวกของ C22 ต่อกับกราวด์ และขั้วลบต่อกับ -5V
เปรียบเทียบกับ Mac รุ่นอื่น
- Mac LC รุ่นดั้งเดิมใช้ power supply เดียวกับ LC III แต่คาปาซิเตอร์บนราง -5V ติดตั้งในทิศทางที่ถูกต้อง
- -5V ต่อเข้ากับขั้วลบของคาปาซิเตอร์
- กราวด์ต่อเข้ากับขั้วบวกของคาปาซิเตอร์
- ผลคือคาปาซิเตอร์มีแรงดัน +5V คร่อมอยู่
- LC II ก็ใช้ทิศทางเดียวกับ LC ดั้งเดิม
- LC 475 ซึ่งเป็นรุ่นถัดจาก LC III ก็กลับไปใช้ทิศทางที่ถูกต้องแบบเดียวกับ LC ดั้งเดิมเช่นกัน
- จากการเปรียบเทียบเหล่านี้ ปัญหา C22 ของ LC III จึงถูกมองว่าไม่ใช่แค่ความผิดพลาดในการใส่อุปกรณ์ แต่เป็น ข้อผิดพลาดในการออกแบบที่รวมถึง silkscreen บน PCB ด้วย
เหตุผลที่ตอนนั้นไม่ปรากฏเป็นปัญหาใหญ่
- คาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งจากโรงงานมีพิกัด 16V และในทางปฏิบัติได้รับแรงดันย้อนกลับ -5V
- แรงดันย้อนกลับระดับนี้อาจทำให้คาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์เสียหายถาวรได้ แต่ก็อาจไม่ได้รุนแรงถึงขั้นระเบิดเสมอไป
- ราง -5V จำเป็นเป็นหลักสำหรับ พอร์ตอนุกรม RS-422 ดังนั้นแม้คาปาซิเตอร์จะทำงานไม่ถูกต้อง ปัญหาอาจไม่ปรากฏชัดในระบบโดยรวม
- คาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์ SMD เดิมบนบอร์ดนี้มีการรั่วของน้ำยา และโดยเฉพาะ C21 รั่วรุนแรงจนทำให้ solder mask และทองแดงเสียหาย
ความเสี่ยงจากคาปาซิเตอร์แทนทาลัมที่เพิ่มขึ้นเมื่อ recap
- ปัจจุบันการซ่อม Mac วินเทจมักใช้ คาปาซิเตอร์แทนทาลัม แทนคาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์
- คาปาซิเตอร์แทนทาลัมทนต่อการติดตั้งกลับขั้วน้อยกว่าคาปาซิเตอร์อิเล็กโทรไลต์
- ในกรณีที่เปลี่ยน C22 เป็นแทนทาลัมตามทิศทางโรงงาน พบปัญหาแรงดันของราง -5V ออกมาผิดปกติ
- paul.gaastra ผู้แจ้งปัญหาคนแรก รายงานว่าเมื่อติดตั้ง C22 แบบแทนทาลัมในทิศทางที่ผิด มีกระแสไหลสูงถึง 1.3A และแรงดันเหลือเพียง -2.3V
- หากราง -5V อยู่ในสภาพนี้ อย่างน้อยที่สุดอาจเกิดปัญหาพอร์ตอนุกรม และกรณีเลวร้ายที่สุดคาปาซิเตอร์อาจระเบิดหรือลุกไหม้
- ยังไม่เป็นผลดีต่อ power supply ด้วย และ พิกัดของราง -5V นี้คือ 75mA
วิธีตรวจสอบเมื่อต้องซ่อม
- เมื่อ recap LC III ต้องติดตั้ง C22 ตรงข้ามกับทิศทาง ที่ silkscreen บน PCB ระบุ
- ขณะปิดไฟ สามารถตรวจสอบด้วยการทดสอบ continuity ของมัลติมิเตอร์ได้ดังนี้
- ขั้วบวกของ C22 ควรเชื่อมต่อกับกราวด์
- ขั้วลบของ C22 ควรเชื่อมต่อกับ -5V
- หลังเปิดเครื่อง หากวัดในโหมดแรงดัน DC โดยแตะโพรบขั้วลบที่ขั้วลบของคาปาซิเตอร์ และโพรบขั้วบวกที่ขั้วบวก ควรเห็นแรงดัน 5V คร่อมคาปาซิเตอร์
- สำหรับ Mac รุ่นอื่นที่มีราง -5V วิธีนี้ก็เป็นการเชื่อมต่อที่ถูกต้องเช่นกัน
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
วันนี้ได้รู้ว่าบน PCB ของคอมพิวเตอร์อายุ 34 ปี ต้องเสียบ คาปาซิเตอร์ตัวหนึ่งกลับขั้ว
เริ่มวันพุธได้ค่อนข้างมีประสิทธิผลทีเดียว
ในวิชาอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้นเมื่อหลายสิบปีก่อน เราเรียนแต่ชิ้นส่วนที่ทำงานเหมือนกันไม่ว่ากระแสจะไหลไปทางไหน
น่าจะจัดให้วันนี้เป็นวันที่มีประสิทธิผลได้เลย
กรณีแบบนี้มีเยอะจนแทบไม่น่าเชื่อ แต่ก็ยังมีกรณีที่งี่เง่ากว่านี้อีก
หลายปีก่อนตอนซ่อมแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น ผมเจออยู่ตัวหนึ่ง แต่ไม่มีคู่มือซ่อม เลยต้องทำ reverse engineering ก่อน
พอไล่วงจรทั้งหมดดู พบว่า ขาทั้งสองข้างของอิเล็กโทรไลติกคาปาซิเตอร์หนึ่งตัว ต่อเข้ากราวด์ทั้งคู่ และดูเหมือนพวกเขาน่าจะส่งแหล่งจ่ายไฟที่มีข้อผิดพลาดแบบนั้นออกไปเป็นพัน ๆ เครื่องโดยไม่มีใครสังเกต
เพราะมักมีการกระจายคาปาซิเตอร์ไว้ทั่วบอร์ดค่อนข้างเผื่อ ๆ และโดยทั่วไปมีค่าความจุมากเกินไปมักดีกว่าน้อยเกินไป
ตอนนี้ก็ยังทำงานได้ดีมาก
Commodore ติดตั้งคาปาซิเตอร์ 3 ตัวกลับด้านบน A3640 ซึ่งเป็นบอร์ด CPU ของ Amiga 4000 ที่ใช้โปรเซสเซอร์ 68040: https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
มีกล่าวถึงที่นี่ด้วย: https://amiga.resource.cx/exp/a3640
เรื่องนี้ทำให้เกิดอาร์ติแฟกต์ที่มองเห็นได้บนหน้าจอด้วยซ้ำ แต่ดูเหมือนยังไม่พอให้โรงงานสังเกตเห็นปัญหา
แค่ไล่รายการ คุณภาพการผลิตที่หละหลวม ก็ไม่มีที่สิ้นสุดแล้ว จากนั้นยังมีการตัดสินใจแย่ ๆ ที่เหมือนจงใจ เช่นใส่แหล่งจ่ายไฟที่มีข้อบกพร่องและแทบรับไหวแค่คอนฟิกพื้นฐานให้ A1200
ที่ตลกกว่านั้นคือแหล่งจ่ายไฟที่ใช้กับรุ่นอ่อนกว่าอย่าง A500 กลับมีกำลังจ่ายสูงกว่า
CD32 และ A4000 ก็มีคาปาซิเตอร์ที่ติดตั้งกลับด้านเหมือนกัน
ดูเหมือนผู้เขียนจะเข้าใจ โฟลว์การออกแบบ PCB ผิด
นี่ไม่ใช่ “ปัญหาการวางชิ้นส่วนที่โรงงาน” และไม่ใช่ข้อผิดพลาดบนซิลค์สกรีน แต่เป็นข้อผิดพลาดใน schematic
งาน layout CAD มักทำโดยอีกทีมหนึ่งตาม schematic ที่ฝ่ายวิศวกรรมออกแบบให้ และโฟลว์แบบอัตโนมัติก็พบได้ทั่วไป
ซิลค์สกรีนถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าในไลบรารีที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว และบทบาทของทีมนั้นไม่ใช่การตรวจสอบ schematic ทางวิศวกรรมซ้ำ
ชิ้นส่วนถูกวางตามข้อมูล layout และทั้งสองทีมก็ถือว่าทำงานของตัวเองถูกต้องตามสเปกที่ผิด
โรงงานประกอบจริง ๆ มักไม่ได้รับสิทธิ์เข้าถึง schematic ด้วยเหตุผลว่าเป็นทรัพย์สินทางปัญญาที่อ่อนไหว
ถ้าจะโทษคอมพิวเตอร์อายุ 30 ปี อย่างน้อยก็ควรโทษให้ถูกทีม ไม่ใช่โรงงานบัดกรีผิด แต่พวกเขาบัดกรีกลับด้านอย่างถูกต้องตามที่ได้รับคำสั่งมา
ที่บริษัทของเรา เราให้ทำทั้ง การออกแบบ schematic และ layout ด้วยกัน และผู้สมัครที่ทำอย่างหลังไม่ได้ก็ถูกคัดออก
เหตุผลหลักคือ layout ไม่ใช่งานที่ค่อยมาเติมทีหลังอีกต่อไป แต่เป็นหัวใจของการออกแบบไฟฟ้าระดับระบบ และแทบไม่มีพื้นที่ให้ผู้ออกแบบวงจรกับคนทำ layout ต้องคุยโต้ตอบกันอย่างน่าเบื่อว่าเส้นสัญญาณไหนต้องปรับให้เหมาะกับคุณลักษณะใด
ช่วงกลางทศวรรษ 80 ผมเป็นประธานชมรมนักศึกษา CS และดูแลห้องคอมพิวเตอร์ของคณะวิทยาศาสตร์
มีห้องหนึ่งที่มี Mac 128k ประมาณ 20 เครื่อง ไม่รู้ว่า Apple ไปจัดหาคาปาซิเตอร์จากที่ไหน แต่คงไม่ใช่ของเกรดหนึ่งแน่
มี Mac ปล่อยควันขาวแล้วตายทุกสัปดาห์ และเรายังมีเครื่องสำรองอยู่สองสามเครื่องไว้หมุนใช้ระหว่างส่งซ่อมกับ Apple
ป.ล. ถึงอย่างนั้น Mac ที่ผมชอบที่สุดจนถึงตอนนี้ยังเป็น IIcx และเมื่อใช้กับ ‘full page display’ แล้วมันเหมือนฝันจริง ๆ
วันหนึ่งเขาต้องดีบักอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยไฟเมน และบอกว่าจะลองต่อ ไฟเมนกับดองเกิลโปรแกรมมิง พร้อมกันโดยไม่มีหม้อแปลงแยกวงจร
ดองเกิลระเบิดแบบตามตัวอักษร และภาพที่ฝาพลาสติกกระแทกโต๊ะในออฟฟิศที่จู่ ๆ ก็เงียบกริบยังเป็นสิ่งที่ผมจำได้ดีที่สุด
จอมอนิเตอร์และอุปกรณ์ที่บริษัทจัดให้ก็พังด้วย แต่ Mac mini ส่วนตัวที่อยู่ตรงกลางรอดมาได้ somehow
ทำให้นึกถึงความทรงจำเก่า ๆ
ประมาณ 30 ปีก่อน ผมออกแบบ PCB ที่จัดการกับ ความถี่ระดับ GHz เป็นครั้งแรก
มันเต็มไปด้วยเส้นทาง transmission line ที่จุกจิกสำหรับความถี่ตั้งแต่หลายร้อย MHz ขึ้นไป และผมยังภูมิใจอยู่จนถึงวันนี้ที่สัญญาณความเร็วสูงทั้งหมดทำงานได้ตามออกแบบ ทั้ง signal integrity และ power integrity ก็ยอดเยี่ยม
FPGA ขนาดใหญ่ยากเป็นพิเศษ และยังผ่านการทดสอบสัญญาณรบกวนแบบแผ่รังสีด้วย
แต่มีสิ่งเดียวที่ผมทำพัง นั่นคือ ไฟฟ้ากระแสตรง
ไม่รู้ทำอีท่าไหน ผมวางคอนเน็กเตอร์อินพุต DC กลับขั้วไป
บอร์ดแพงมาก แผ่นละ 2,000 ดอลลาร์ จึงทำใหม่ทันทีไม่ได้ เลยต้องออกแบบชุดหน้าสัมผัสที่เสียบคอนเน็กเตอร์กลับด้านเพื่อให้อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางที่ถูกต้อง
หลังจากนั้นก็มีมุกว่าผมเก่งงานออกแบบระดับหลาย GHz แต่อย่าให้รับผิดชอบวงจร DC
Commodore ก็ทำพลาดแบบเดียวกันใน รางแรงดันลบ ของส่วนเสียง และไม่知อย่างไรก็มีปัญหาเดียวกันนี้แม้กระทั่งบนบอร์ด CPU ระดับสูงราคาแพง
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 “ชิ้นส่วนเดิมอาจติดตั้งกลับด้าน! ตรวจสอบแผนผังคาปาซิเตอร์และทิศทาง”
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 “คาปาซิเตอร์เดิม 2 ตัวใน A4000 มีขั้วผิด”
ที่ร้ายแรงกว่านั้นคือ บอร์ด CPU Commodore A3640 68040 สำหรับ A3000 และ A4000 รุ่นท็อป: http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
ซิลก์สกรีนของ C105 C106 C107 ผิด และรีวิชันแรก ๆ ก็ถูกผลิตตามซิลก์สกรีนที่ผิดนั้น
ประมาณว่าเวลาที่ Mac ทำอะไรสักอย่าง ก็ต้องพิสูจน์ให้ได้ว่า Amiga หนักกว่า
“มีรุ่นที่ใส่คาปาซิเตอร์กลับขั้วแค่รุ่นเดียวเองเหรอ? ที่ Commodore น่ะมันเป็น ปัญหาเชิงระบบ เลย!”
ดูเหมือนคนออกแบบบอร์ดจะทำตามกฎที่ง่ายและสมเหตุสมผลมาก: ต่อ ขั้วลบลงกราวด์ เสมอ
ไม่มีทางผิดได้… จนกระทั่งต้องจัดการกับ แรงดันลบ -5V นี่ก็เป็นบั๊กขอบเขตเกินอีกแบบหนึ่ง
ช่วงประมาณปี 2011~2015 เคยคุยเป็นครั้งคราวกับคนหนึ่งที่บอกว่าเป็นอดีตช่างไฟฟ้ากองทัพเรือ และเคยเป็นช่าง rework ยุคแรกของ Apple ใน SF Bay Area ด้วย
เขาบอกว่ามีงานไม่จบไม่สิ้น ทั้งแก้ปัญหาการผลิต เพิ่มการปรับปรุงจากการ rework และทำอุปกรณ์ทดสอบแบบสั่งทำ
ต่อมาเขาถูกเลิกจ้าง งานถูกเอาต์ซอร์ซไปยังประเทศไหนสักแห่ง และหลังจากนั้นก็อยู่ในสภาพไร้บ้านจนราวปี 2016
ยังดีที่เครื่องเหล่านี้จริง ๆ แล้วไม่ได้ต้องใช้ -5V
แม้จ่ายแต่แรงดันบวก RS-422 รวมถึง LocalTalk ก็ยังทำงานได้
-5V น่าจะมีไว้เผื่อการ์ดขยายต้องการใช้
โดยทั่วไปไดรเวอร์ RS-422 จะขับด้วย +5V และ 0V
ถ้าขยายสวิงลงไปถึง -5V พอร์ตของ Mac ก็จะ เข้ากันได้กับ RS-232 ดังนั้น Mac ในยุคนี้จึงต่อกับโมเด็มได้แค่ใช้สายเดินพิเศษ
ไม่ต้องแปลงระดับสัญญาณ และตัวรับ RS-422 ต้องทำงานได้ถึง -6V อยู่แล้ว จึงเท่ากับว่า Mac ปล่อยสัญญาณ RS-422 ที่ถูกต้องครบถ้วนไปพร้อมกันด้วย
ตัวรับ RS-232 ส่วนใหญ่ในตอนนั้นมีเกนค่อนข้างสูงและจุดสลับอยู่ใกล้ 0V ดังนั้นในทางปฏิบัติคงต้องการแค่แรงดันลบเล็กน้อย ไม่ใช่เต็ม -5V
เพราะฉะนั้นถ้าคาปาซิเตอร์ที่กลับด้านไม่ได้ช็อตรางจนหมด ก็มีโอกาสสูงที่มันจะยังทำงานได้