Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Что внутри? Разбираем зарядное от MacBook

Задумывались ли вы, что находится снутри зарядного устройства MacBook? В малогабаритном блоке питания существенно больше деталей чем можно было бы ждать, включая даже микропроцессор. В данной статье мы с Вами сможем разобрать зарядное устройство MacBook, чтоб узреть спрятанные снутри бессчетные составляющие и узнать, как они взаимодействуют меж собой для безопасной доставки настолько нужной электроэнергии к компу.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Большая часть бытовой электроники, начиная от вашего телефона и заканчивая телеком, употребляет импульсный источники электропитания для преобразования переменного тока от розетки в стенке до низковольтного неизменного тока, используемого электронными схемами. Импульсные источники питания либо, наиболее верно говорить, низковольтные источники питания — получили свое заглавие от того, что они включают и выключают подачу электроэнергии тыщи раз в секунду. Это является более действенным для преобразовании напряжения.

Основная кандидатура импульсному источнику электропитания — линейный источник питания, который намного наиболее прост и преобразовывает перенапряжение в тепло. Из-за данной утраты энергии, КПД линейного источника питания около 60%, по сопоставлению с приблизительно 85% у импульсного источника питания. Линейные источники питания употребляют массивный трансформатор, который может весить до килограмма и наиболее, в то время как импульсные источники питания могут употреблять крошечные высокочастотные трансформаторы.

Сейчас подобные источники питания чрезвычайно дешевенькие, но так было не постоянно. В 1950 году импульсные источники питания были сложными и дорогими, использовались в аэрокосмических и спутниковых разработках, которые нуждались в легком и малогабаритном источнике питания. К началу 70-х годов новейшие высоковольтные транзисторы и остальные технологические усовершенствования дозволили сделать источники существенно дешевле и они стали обширно употребляться в компах. Введение однокристальных контроллеров в 1976 году позволило сделать преобразователи электропитания еще проще, меньше и дешевле.

Применение компанией Apple импульсных источников питания началось с 1977 года, когда основной инженер Род Холт(Rod Holt) спроектировал импульсный источник питания для Apple II.

По словам Стива Джобса:

Этот импульсный источник питания был таковым же революционным, как и логика Apple II. Род не получил огромного признания на страничках истории, но он этого заслуживал. Каждый комп сейчас употребляет импульсные источники питания и все они подобны по структуре, придуманной Холтом.

Это красивая цитата, но она не совершенно верна. Революция источников электропитания произошла существенно ранее. Роберт Бошерт(Robert Boschert), начал продавать импульсные источники питания в 1974 году для всех и вся, от принтеров и компов до истребителя F-14. Дизайн от Apple был подобен наиболее ранешным устройствам и остальные компы не употребляли конструкцию Рода Холта. Тем не наименее, в Apple обширно употребляются импульсные источники питания и раздвигают границы дизайна зарядного устройство с малогабаритным, стильным и передовыми зарядными устройствами.

Что внутри?

Для разбора было взято зарядное устройство Macbook 85W модель A1172, размеры которого довольно малы, чтоб поместится на ладошки. На рисунке ниже показаны несколько особенностей, которые могут посодействовать отличить оригинально зарядное устройство от подделок. Надкушенное яблоко на корпусе — это неотъемлемый атрибут (про что все знают), но есть деталь, не постоянно привлекающая внимание. У уникальных зарядных устройств обязательно должен быть серийный номер, расположенный под контактом заземления.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Как бы удивительно не звучало, но наилучший метод вскрыть зарядку — применить долото либо нечто похожее и добавить к этому мало грубой силы. В Apple вначале противились тому, чтоб кто-то вскрывал их продукцию и осматривал «внутренности». Снимая пластмассовый корпус можно сходу узреть металические радиаторы. Они помогают охлаждать массивные полупроводники, размещенные снутри зарядного устройства.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

С обратной стороны зарядного устройства можно узреть печатную плату. Некие крошечные составляющие видимы, но крупная часть схемы укрыта под железным радиаторы, скрепленным желтоватой изолентой.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Посмотрели на радиаторы и хватит. Чтоб узреть все детали устройства, естественно необходимо снять радиаторы. Под этими металическими частями укрыто существенно больше компонентов, чем можно было бы ждать от маленького блока.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

На изображение ниже промаркированы главные составляющие зарядного устройства. Питания переменного тока поступает в зарядное устройство и уже там преобразовывается в неизменный ток. Схема PFC (Power Factor Correction — корректировка коэффициента мощности) увеличивает эффективность за счет обеспечения устойчивой перегрузки на полосы переменного тока. В соответсвии с выполнимыми функциями, можно поделить плату на две части: высоковольтную и низковольтную. Высоковольтная часть платы вмести с размещенными на ней компонентами предназначена для снижения высоковольтного неизменного напряжения и передачи его к трансформатору. Низковольтная же часть получает неизменное низковольтное напряжение от трансформатора и выводить неизменное напряжение нужного уровня к ноутбуку. Ниже мы разглядим эти схемы наиболее тщательно.

Читайте также  Не включается экран не горит. Почему не включается монитор при запуске ПК: возможные причины, решения

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Вход переменного тока в зарядное устройство

Переменное напряжение поступает в зарядное устройство через съемный штекер сетевого кабеля. Огромным преимуществом импульсных источников питания является их способность работать в широком спектре входящего напряжения. Просто поменяв вилку, зарядное устройство можно применять в любом регионе мира, от европейских 240 вольт при 50 герц до северо-американских 120 вольт при частоте 60 герц. Конденсаторы, фильтры и индукторы на шаге входа препятствуют тому, чтоб интерференция вышла из зарядного устройства через полосы питания. Мостовой выпрямитель содержит четыре диода, которые преобразовывают мощность переменного тока в неизменный ток.

Посмотрите это видео для наиболее приятной демонстрации того, как работает мостовой выпрямитель.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

PFC: сглаживание энергопотребления

Следующим шагом в работе зарядного устройства является схема корректировки коэффициента мощности, помеченная фиолетовым цветом. Одна из заморочек с простыми зарядными устройствами заключается в том, что они получают заряд лишь в маленькой части цикла переменного тока. Когда так делает одиночное устройство заморочек особенных нет, но когда их тыщи — это делает препядствия для энергетических компаний. Конкретно потому правила требуют, чтоб зарядные устройства употребляли технику корректировки коэффициента мощности (они употребляют энергию наиболее равномерно). Вы могли бы ждать, что нехороший коэффициент мощности вызван передачей коммутируемой мощности, которая быстро врубается и выключается, но это не неувязка. Неувязка возникает из за нелинейного диодного моста, который заряжает входной конденсатор лишь при пиках сигнала переменного тока. Мысль PFC состоит в том, чтоб употреблять преобразователь увеличения неизменного тока перед переключением электропитания. Таковым образом, синусоида тока на выходе пропорциональна форме волны переменного тока.

Схема PFC употребляет силовой транзистор, чтоб точно крошить вход переменного тока в 10-ки тыщ раз в секунду. Вопреки ожиданиям это делает нагрузку на полосы переменного тока наиболее гладкой. Два более больших компонента в зарядном устройстве являются индуктор и PFC конденсатор, которые помогают повысить напряжение неизменного тока до 380 вольт. Зарядное устройство употребляет MC33368 чип для пуска PFC.

Первичное преобразование мощности

Высоковольтный контур является сердечком зарядного устройства. Он воспринимает высочайшее напряжение неизменного тока от схемы PFC, измельчает его и подает в трансформатор, чтоб генерировать выходной сигнал низкого напряжения зарядного устройства (16.5-18.5 вольт). Зарядное устройство употребляет улучшенный резонансный контроллер, который дозволяет системе работать на чрезвычайно высочайшей частоте до 500 килогерц. Наиболее высочайшая частота дозволяет употребляться наиболее малогабаритные составляющие снутри зарядного устройства. Показанная ниже микросхема заведует источником электропитания.

Контроллера SMPS — высоковольтный резонансный контроллер L6599; по некий причине маркирован DAP015D. Он употребляет полумостовую резонансную топологию; в полумостовой схеме два транзистора управляют питанием через преобразователь. Общие импульсные источники питания употребляют ШИМ (широтно-импульсная модуляция) контроллер, который корректирует время ввод. L6599 корректирует частоту импульса а не его импульса. Оба транзистора врубаются попеременно в течение 50% времени. Когда частота возрастает выше резонансной частоты, мощность падает, таковым образом управление частотой регулирует напряжение на выходе.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Два транзистора попеременно врубаются и выключаются, чтоб снизить входящее напряжение. Преобразователь и конденсатор резонируют в той же частоте, сглаживая прерванный ввод в синусоидальную волну.

Вторичное преобразование мощности

Вторая половина схемы генерирует вывод зарядного устройства. Она получает питание от преобразователя и с помощью диодов, преобразовывает его в неизменный ток. Фильтрующие конденсаторы сглаживают напряжение, которое поступает от зарядного устройства через кабель.

Наиболее принципиальная роль низковольтные части зарядного устройства — сохранить опасное высочайшее напряжения снутри зарядного устройства, чтоб избежать потенциально небезопасного шока для конечного устройства. Изолирующий просвет, отмеченная красноватым пунктиром на изображении, приведенном ранее, показывает на разделение меж основной высоковольтной частью и низковольтной частью устройства. Обе стороны разделены друг от друга на расстоянии около 6 мм.

Трансформатор передает питание меж главным и вторичным устройствами при помощи магнитных полей, заместо прямого электрического соединения. Проволоки в трансформатора имеет тройную изоляцию для сохранности. Дешевенькие зарядные устройства, как правило, скупы на изоляцию. Это делает опасность сохранности. Опторазвязка употребляет внутренний луч света для передачи сигнала обратной связи меж низковольтной и высоковольтной частями зарядного устройства. Микросхема управления в высоковольтной части устройства употребляет сигнал обратной связи для регулировки частоты переключения, чтоб сохранить напряжение на выходе стабильным.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Мощный микропроцессор снутри зарядного устройства

Неожиданный компонент зарядного устройства — это маленькая печатная плата с микроконтроллером, который можно узреть на нашей схеме приведенной выше. Этот 16-разрядный процессор повсевременно контролирует напряжение зарядного устройства и силу тока. Он включает передачу, когда зарядное устройство подсоединено к MacBook и отключает передачу, когда зарядное устройство разъединено. Отключение зарядного устройства происходит, ежели есть какая-либо неувязка. Это микроконтроллер Texas Instruments MSP430 приблизительно таковой же по мощности, как процессор снутри первого необычного Macintosh. Процессор в зарядном устройстве — это микроконтроллер низкой мощности с 1 КБ флэш-памяти и всего 128 б RAM. Она включает в себя высокоточный 16-битный аналого-цифровой преобразователь.

Читайте также  Как пользоваться модем yota. Подключение и установка модема Yota

68000 микропроцессор от необычного Apple Macintosh и 430 микроконтроллеров в зарядном устройстве несопоставимы, так как у их разные конструкции и наборы инструкций. Но для грубого сравнения: 68000 представляет собой 16/32 битный процессор, работающий на частоте 7.8MHz, в то время как MSP430 — 16 битный процессор, работающий на частоте 16 МГц. MSP430 разработан для употребления низкой мощности и употребляет приблизительно 1% электропитания от 68000.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Позолоченные контактные площадки справа употребляются для программирования микросхемы во время производства. Зарядное устройство MacBook на 60 Вт употребляет процессор MSP430, но зарядное устройство на 85 Вт употребляет процессор общего назначения, который должен быть дополнительно прошит. Он запрограммирована с интерфейсом Spy-Bi-Wire, который является двухпроводным вариантом TI обычного интерфейса JTAG. Опосля программирования предохранитель сохранности в микросхеме уничтожается, чтоб препятствовать чтению либо изменению встроенного микропрограммного обеспечения.

Трехконтактная микросхема слева (IC202) уменьшает 16.5 вольт зарядного устройства до 3.3 вольт, требуемых процессором. Напряжение на процессоре обеспечивается не обычным регулятором напряжения, а с помощью LT1460, который выдает 3.3 вольта с только высочайшей точностью 0.075%.

Множество крошечных компонентов на нижней стороне зарядного

Перевернув зарядное устройство на печатной плате, можно узреть 10-ки крошечных компонентов. Чип контроллеров PFC и источника питания (SMPS) являются основными интегральными схемами, управляющими зарядным устройством. Микросхема источника опорного напряжения отвечает за сохранение стабильного напряжения даже при изменении температуры. Микросхема опорного источника напряжения, это — TSM103/A, который комбинирует два операционных усилителя и 2.5-вольтовую ссылку в однокристальной схеме. Характеристики полупроводника существенно различаются в зависимости от температуры, таковым образом сохранение стабильного напряжения не обычная задача.

Эти микросхемы окружены крошечными резисторами, конденсаторами, диодами и иными маленькими компонентами. МОП — транзистор вывода, включает и выключает питание на выходе в согласовании с указаниями микроконтроллера. Слева от него находятся резисторы, которые измеряют ток, передающийся ноутбуку.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Изолирующий просвет (отмечена красноватым цветом) отделяет высочайшее напряжение от схемы вывода низкого напряжения для сохранности. Пунктирная красноватая линия указывает границу изоляции, которая отделяет сторону с низким напряжением от стороны с высочайшим напряжением. Оптроны отправляют сигналы от низковольтной стороны до основного устройства, отключая зарядное, ежели есть проблемы.

Немного о заземлении. 1KΩ заземляющий резистор соединяет вывод заземления переменного тока с основой на выходе зарядного устройства. Четыре 9.1MΩ резистора соединяют внутреннюю базу неизменного тока с основой на выходе. Так как они пересекают границу изоляции, сохранность является неувязкой. Их высочайшая устойчивость дозволяет избежать угрозы шока. Четыре резистора на самом деле не неотклонимы, но избыточности существует для того, чтоб обеспечить сохранность и отказоустойчивость устройства. Существует также Y конденсатора (680pF, 250В) меж внутренним заземлением и заземлением на выходе. T5A предохранитель (5А) защищает выход заземления.

Одной из обстоятельств, чтоб установить в зарядном устройстве большее количество компонентов управления, чем традиционно, является переменное выходное напряжение. Чтоб выдать 60 ватт напряжения, зарядное устройство обеспечивает 16,5 вольт с уровнем сопротивления 3,6 Ом. Для выдачи 85 ватт, потенциал увеличивается до 18,5 вольт и сопротивление соответсвенно 4,6 Ом. Это дозволяет зарядному устройству быть совместимым с ноутбуками, которые требуют различного напряжения. При увеличении потенциала тока выше 3,6 ампер, схема равномерно наращивает выходное напряжение. Зарядное устройство экстренно выключается при достижении напряжения 90 Вт.

Схема управления является достаточно сложной. Выходное напряжение контролируется операционным усилителем в микросхеме TSM103/A, которая ассоциирует его с опорным напряжением, сгенерированным той же микросхемой. Этот усилитель посылает сигнал обратной связи через оптрон к управляющей микросхеме SMPS на высоковольтной стороне. Ежели напряжение очень высочайшее, сигнал обратной связи понижает напряжение и напротив. Это достаточно обычная часть, но там где напряжение возрастает с 16.5 вольт до 18.5 вольт все становится труднее.

Выходной ток делает напряжение на резисторы с крошечным сопротивлением 0.005Ω каждый — они больше походят на провода, чем на резисторы. Операционный усилитель в микросхеме TSM103/A увеличивает это напряжение. Этот сигнал перебегает к крошечному операционному усилителю TS321, который запускает наращивание когда сигнал соответствует 4.1А. Этот сигнал поступает в ранее описанную контролирующую схему, увеличивая выходное напряжение. Текущий сигнал также заходит в крошечный компаратор TS391, который посылает сигнал в высоковольтное устройство через иной оптрон, чтоб уменьшить выходное напряжение. Это схема защиты, ежели уровень тока становится очень высочайшим. На печатной плате есть несколько мест, где могут быть установлены резисторы с нулевым сопротивлением (т.е. перемычки), чтоб поменять усиление операционного усилителя. Это дозволяет скорректировать точность усиления во время изготовления.

Штекер Magsafe

Магнитный штекер Magsafe, который подключается к Macbook, является наиболее сложным, чем может показаться на 1-ый взор. Он имеет 5 подпружиненных штифтов (известных как Pogo штифты) для подключения к компу, а также два контакта питания, две штифта заземления. Средний штифт является соединением для передачи данных к компу.

Читайте также  Конвертируем PDF в DWG онлайн

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Внутри Magsafe представляет собой маленький чип, сообщающий ноутбуку серийный номер, тип и мощность зарядного устройства. Ноутбук употребляет эти данные, чтоб найти оригинальность зарядного устройства. Чип также заведует светодиодным индикатором для зрительного определения состояния. Ноутбук не получает данные впрямую от зарядного устройства, а лишь через чип снутри Magsafe.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Использования зарядного

Возможно Вы увидели, что при подключении зарядного устройства к ноутбуку проходит одна-две секунды до срабатывания светодиодного датчика. За это время происходит сложное взаимодействие меж штекером Magsafe, зарядным устройством и самим Macbook.

Когда зарядное устройство отсоединяется от ноутбука, выходной транзистор перекрывает напряжение на выход. Ежели Вы измерите напряжение от зарядного устройства MacBook, то обнаружите приблизительно 6 вольт заместо 16.5 вольт, которые надеялись узреть. Причина — вывод, отключен, и вы измеряете напряжение через обводной резистор чуток ниже выходного транзистора. Когда штекер Magsafe подключен к Macbook, он начинает обращаться к напряжения низкого уровня. Микроконтроллер в зарядном устройстве обнаруживает это и в течении пары секунд включает подачу мощности. За это время ноутбук успевает получить всю нужную информацию о зарядном устройстве от чипа снутри Magsafe. Еси все отлично, ноутбук начинает потреблять электропитание от зарядного устройства и отправляет сигнал LED индикатору. Когда штекер Magsafe отключен от ноутбука, микроконтроллер обнаруживает утрату тока и отключает подачу питания, что также гасит светодиоды.

Возникает полностью логичный вопросец — почему зарядное устройство Apple так сложное? Остальные зарядные устройства для ноутбуков просто обеспечивают 16 вольт и при подключении к компу сходу подают напряжение. Основная причина заключается в целях сохранности, чтоб гарантировать, что напряжение не будет подано, пока контакты крепко не прикреплены к ноутбуку. Это сводит к минимуму риск появления искры либо электрической дуги, при подключении штекера Magsafe.

Почему не стоит применять дешевенькие зарядные устройства

Оригинальное зарядное устройство Macbook 85W стоит $79. Но за $14 вы сможете приобрести зарядку на eBay, снаружи родственную с оригиналом. И так, что вы получаете за доп $65? Давайте сравним копию зарядного устройства с оригиналом. С наружной стороны зарядное устройство смотрится точно так же, как оригинал 85W от Apple. За исключением того, что не хватает самого логотипа Apple. Но ежели заглянуть вовнутрь, различия стают очевидными. На фото ниже отображено подлинное зарядное устройство Apple слева и копия справа.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Копия зарядного устройства имеет в два раза меньше деталей, ежели оригинал и место на печатной плате просто пустует. В то время, как подлинное зарядное устройство Apple переполнено компонентами, его копия не рассчитана на огромную фильтрацию и регулирование и в ней отсутсвует схема PFC. Трансформатор в копии зарядного устройства (большой желтоватый прямоугольник) намного крупнее по габаритам уникальной модели. Наиболее высочайшая частота улучшенного резонансного преобразователя Apple дозволяет употребляться трансформатор наименьшего размера.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Перевернув зарядное устройство и рассмотрев печатную плату, можно узреть наиболее сложную схему необычного зарядного устройства. У копии есть всего одна ИС управления (в верхнем левом углу). Так как схема PFC вполне выброшена. Не считая того клон зарядки наименее непростой в управлении и не имеет заземления. Сами осознаете, чем это грозит.

Стоит отметить что копия зарядного употребляет Fairchild FAN7602 зеленоватый чип контроллера PWM, который наиболее совершенный, чем можно было ждать. Я думаю крупная часть ждала узреть что-то типа обычного транзисторного генератора. И в добавок в копии, в отличии от оригинала, употребляется односторонняя печатная плата.

На самом деле копия зарядного устройства лучшего качество, чем можно было ждать, по сопоставлению с страшными копиями зарядок для IPad и iPhone. Копия зарядки для MacBook не уменьшает все вероятные составляющие и употребляет равномерно сложную схему. В этом зарядном устройстве также делается маленький упор на сохранность. Применяется изоляция компонентов и разделение участков с высочайшим и низким напряжением, за исключением одной небезопасной ошибки, которую вы увидите ниже. Y конденсатора (синий) был установлен криво и небезопасно близко к контакту оптрона на высоковольтной стороне, создавая риск шока электрическим током.

Зачем на зарядке от макбука ушки. Зачем нужны ушки на зарядке MacBook

Проблемы с оригиналом от Apple

Ирония заключается в том, что невзирая на сложность и внимание к деталям, зарядное устройстве Apple MacBook — не неотказное устройство. В вебе можно отыскать уйму различных фото спаленных, покоробленных и просто неработающих зарядок. Более уязвимой частью необычного зарядного устройства является конкретно провод в районе штекера Magsafe. Кабель достаточно хлипкий и он быстро перетирается, что приводит к его повреждению, перегоранию либо просто переламыванию. Apple предоставляет подробную инструкциюкак избежать повреждения кабеля, заместо того, чтоб просто предоставить наиболее мощнейший кабель. В итоге обзорана…

Оставьте комментарий

Adblock
detector