El capacitor del LC III que Apple soldó con la polaridad invertida en fábrica
(downtowndougbrown.com)- En la línea Macintosh LC III, el capacitor C22 estaba conectado al revés en el riel de alimentación de -5 V, y se confirmó que no solo la orientación del componente estaba mal, sino también la serigrafía del PCB
- C22 es un capacitor bulk para el riel de -5 V, pero si se instala según la marca de la placa, el positivo queda conectado a -5 V y el negativo a tierra, por lo que al encenderse se aplican -5 V entre sus terminales
- En el Mac LC original, el LC II y el posterior LC 475, -5 V está conectado al negativo del capacitor y tierra al positivo, así que solo la orientación del LC III queda desalineada respecto de los diseños de la época
- El capacitor electrolítico de aluminio de 16 V instalado de fábrica parece haber soportado este error, pero si durante una reparación se coloca en la misma orientación un capacitor de tantalio, que se usa con frecuencia, puede haber sobrecorriente, problemas en los puertos seriales y riesgo de incendio
- Al hacer el recap de un LC III, C22 debe instalarse en sentido opuesto a la marca del PCB; con la alimentación desconectada, se puede verificar con una prueba de continuidad de multímetro que el positivo esté conectado a tierra y el negativo a -5 V
Error de polaridad de C22 encontrado en el LC III
- El Macintosh LC III tiene tres capacitores ubicados cerca del conector de alimentación: C19, C21 y C22
- C19: capacitor bulk para el riel de alimentación de +5 V
- C21: capacitor bulk para el riel de alimentación de +12 V
- C22: capacitor bulk para el riel de alimentación de -5 V
- La serigrafía de la placa marcaba la parte inferior como positivo para los tres capacitores, y los capacitores instalados de fábrica también estaban montados con el negativo orientado hacia arriba
- Para C19 y C21, esta orientación es correcta porque están conectados a rieles de alimentación positivos, pero C22 está conectado al riel de -5 V, así que montarlo en la misma orientación invierte la polaridad
Conexiones confirmadas mediante medición del circuito
- Tras retirar los capacitores y revisar la placa, se comprobó que los pads negativos de cada capacitor estaban conectados al plano de tierra
- El pad positivo de C22 va directamente al pin de -5 V del conector de alimentación
- Una prueba de continuidad con multímetro también confirmó que el positivo de C22 está conectado al pin de -5 V y el negativo de C22 a tierra
- Al encender la alimentación, C22 recibe una tensión inversa de -5 V, y en este tipo de capacitor polarizado la tensión del positivo debe ser mayor o igual que la del negativo
- La conexión correcta es que el positivo de C22 esté conectado a tierra y el negativo a -5 V
Comparación con otros modelos de Mac
- El Mac LC original usa la misma fuente de alimentación que el LC III, pero el capacitor del riel de -5 V está instalado en la orientación correcta
- -5 V está conectado al negativo del capacitor
- Tierra está conectada al positivo del capacitor
- Como resultado, hay +5 V entre los terminales del capacitor
- El LC II también usa la misma orientación que el LC original
- El LC 475, sucesor del LC III, también vuelve a la orientación correcta del LC original
- Por estas comparaciones, el problema de C22 en el LC III se considera no una simple equivocación de montaje del componente, sino un error de diseño que incluye la serigrafía del PCB
Por qué no se notó mucho en su momento
- El capacitor instalado de fábrica tenía una especificación de 16 V, y en la práctica recibía una tensión inversa de -5 V
- Ese nivel de tensión inversa puede dañar permanentemente un capacitor electrolítico, pero quizá no necesariamente provoque una explosión
- El riel de -5 V se necesita principalmente para los puertos seriales RS-422, por lo que, aunque el capacitor no funcionara correctamente, es posible que el problema no se manifestara demasiado en el sistema completo
- Los capacitores electrolíticos SMD originales de esa placa tenían fugas, y C21 en particular presentaba una fuga severa que dañó la máscara de soldadura y el cobre
El mayor riesgo con capacitores de tantalio al hacer recap
- Hoy en día, en reparaciones de Macs vintage, a menudo se usan capacitores de tantalio en lugar de capacitores electrolíticos
- Los capacitores de tantalio toleran peor la instalación invertida que los electrolíticos
- En casos donde C22 fue reemplazado por un tantalio en la orientación de fábrica, se observaron problemas con la tensión incorrecta del riel de -5 V
- paul.gaastra, quien planteó originalmente el problema, informó que al instalar un C22 de tantalio en la orientación incorrecta circulaba una corriente de hasta 1.3 A y la tensión quedaba apenas en -2.3 V
- Si el riel de -5 V queda en ese estado, como mínimo pueden aparecer problemas en los puertos seriales y, en el peor caso, el capacitor puede explotar o incendiarse
- Tampoco es bueno para la fuente de alimentación, y la especificación de ese riel de -5 V es de 75 mA
Cómo verificarlo durante la reparación
- Al hacer el recap de un LC III, C22 debe instalarse en sentido opuesto al indicado por la serigrafía del PCB
- Con la alimentación apagada, se puede comprobar lo siguiente con una prueba de continuidad de multímetro
- El positivo de C22 debe estar conectado a tierra
- El negativo de C22 debe estar conectado a -5 V
- Después de encender la alimentación, al medir en modo de tensión DC, deberían verse 5 V entre los terminales del capacitor al colocar la sonda negativa en el negativo del capacitor y la sonda positiva en el positivo
- En otros Macs con riel de -5 V, esta también es la forma correcta de conexión
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Hoy aprendí que en la PCB de una computadora de 34 años hay que poner un capacitor al revés.
Estoy empezando el miércoles de forma bastante productiva.
En mi clase introductoria de electrónica, hace décadas, solo los trataban como componentes que funcionaban igual sin importar en qué dirección fluyera la corriente.
Creo que puedo clasificar este día como productivo.
Hay tantos casos de estos que parecen irreales, pero también hay otros aún más absurdos.
Hace unos años encontré uno mientras reparaba una fuente de alimentación lineal; como no tenía el manual de servicio, primero tuve que hacer ingeniería inversa.
Al trazar todo el cableado, resultó que las dos patas de un capacitor electrolítico estaban conectadas a tierra, y parece que enviaron miles de fuentes con ese error sin que nadie se diera cuenta.
Muchas veces se reparten capacitores de sobra por toda la placa, y normalmente es mejor tener demasiada capacitancia que muy poca.
Todavía anda perfectamente.
Commodore montó al revés 3 capacitores en la A3640, la placa CPU de la Amiga 4000 que usa un procesador 68040: https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
También aparece aquí: https://amiga.resource.cx/exp/a3640
Eso incluso producía artefactos visibles en la pantalla, pero parece que no fue suficiente para que la fábrica notara el problema.
La lista de calidad de fabricación deficiente sería interminable, y después vienen decisiones deliberadamente malas, como poner en la A1200 una fuente de alimentación defectuosa y apenas suficiente para la configuración básica.
Lo más gracioso es que la fuente de alimentación usada en el modelo menos potente, la A500, tenía más capacidad de salida.
La CD32 y la A4000 también tenían capacitores montados al revés.
Creo que el autor malinterpreta el flujo de diseño de PCB.
Esto no es un “problema de colocación de componentes en fábrica” ni un error en la serigrafía, sino un error en el esquemático.
El CAD de layout a menudo lo hace otro equipo siguiendo el esquemático provisto por ingeniería de diseño, y los flujos automatizados también son comunes.
La serigrafía viene predefinida en una biblioteca verificada, y la función de ese equipo no es volver a validar el esquemático de ingeniería.
Los componentes se colocaron según los datos de layout, y ambos equipos hicieron correctamente su trabajo basándose en una especificación incorrecta.
Muchas veces la planta de ensamblaje real ni siquiera tiene acceso al esquemático porque se considera propiedad intelectual sensible.
Si vamos a culpar a una computadora de 30 años, al menos culpemos al equipo correcto. No fue que en la fábrica lo soldaran mal: lo soldaron exactamente al revés, tal como se les indicó.
En nuestra empresa manejamos diseño de esquemáticos y layout juntos, y descartábamos a los candidatos que no podían hacer lo segundo.
La razón principal es que el layout ya no es algo que se agrega al final, sino una parte central del diseño eléctrico del sistema, y casi no hay margen para un intercambio tedioso entre el diseñador del circuito y la persona de layout sobre qué ruteos deben optimizarse para qué características.
A mediados de los 80 fui presidente de la asociación de estudiantes de CS y administraba el laboratorio de computadoras de la facultad de ciencias.
Había una sala con unas 20 Mac 128k; no sé de dónde conseguía Apple los capacitores, pero no eran de primera calidad.
Todas las semanas algún Mac moría echando humo blanco, y teníamos varias unidades de repuesto para rotarlas mientras las enviábamos a Apple a reparar.
PD: Aun así, mi Mac favorita hasta hoy fue la IIcx, y con una “full page display” era realmente un sueño.
Un día tenía que depurar un dispositivo alimentado por la red eléctrica y quiso conectar al mismo tiempo la red eléctrica y un dongle de programación sin transformador de aislamiento.
El dongle literalmente explotó, y lo que más recuerdo es la tapa de plástico golpeando el escritorio en una oficina que de pronto quedó en silencio.
El monitor y el dispositivo provistos por la empresa también se dañaron, pero la Mac mini personal que estaba en el medio, de alguna manera, sobrevivió.
Me trajo un recuerdo.
Hace unos 30 años diseñé por primera vez una PCB que manejaba frecuencias en el rango de GHz.
Estaba llena de rutas de líneas de transmisión delicadas a frecuencias de cientos de MHz o más, y todavía me enorgullece que todas las señales de alta velocidad funcionaran según el diseño, con excelente integridad de señal y de alimentación.
El FPGA grande fue especialmente complicado, y también pasó las pruebas de ruido radiado.
Pero arruiné exactamente una cosa: la corriente continua.
De alguna manera coloqué al revés el conector de entrada de CC.
Como la placa era muy cara, 2.000 dólares cada una, y no podíamos rehacerla de inmediato, tuve que diseñar un conjunto de contactos para enchufar el conector invertido y hacer que los electrones fluyeran en la dirección correcta.
Desde entonces quedó la broma de que soy bueno para diseños de varios GHz, pero no deberían encargarme circuitos de corriente continua.
Commodore cometió el mismo error también en el riel de voltaje negativo de la sección de audio, y de alguna forma tuvo el mismo problema incluso en placas de CPU avanzadas y costosas
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 “¡Es posible que la pieza original se haya instalado al revés! Revisar el mapa y la orientación de los capacitores”
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 “Los 2 capacitores originales en la A4000 tienen la polaridad incorrecta”
Lo más grave es la placa de CPU Commodore A3640 68040, lanzada para las A3000 y A4000 de gama más alta: http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
La serigrafía de C105 C106 C107 estaba mal, y las primeras revisiones se fabricaron siguiendo esa serigrafía incorrecta
Como si cada vez que Mac hace algo, hubiera que demostrar que Amiga lo hizo peor
“¿Solo un modelo con capacitores de polaridad inversa? ¡En Commodore era un problema sistémico!”
Parece que quien diseñó la placa siguió una regla muy simple y sensata: conectar siempre el terminal negativo a tierra
No podía fallar… hasta que hubo que manejar -5 V de voltaje negativo. Otro bug por salirse del rango previsto
Alrededor de 2011~2015, hablaba de vez en cuando con alguien que decía haber sido técnico electricista de la Marina y también uno de los primeros técnicos de retrabajo de Apple en el área de la Bahía de SF
Decía que no paraban de arreglar problemas de fabricación, agregar mejoras de retrabajo y construir equipos de prueba personalizados
Luego lo despidieron, el trabajo se tercerizó a algún país al azar, y después estuvo sin hogar hasta más o menos 2016
Menos mal que estas máquinas en realidad no necesitan -5 V
Incluso con solo voltaje positivo, RS-422, incluido LocalTalk, sigue funcionando
Parece que -5 V está ahí por si alguna tarjeta de expansión lo necesita
Por lo general, los drivers RS-422 funcionan con +5 V y 0 V
Si se amplía el swing hasta -5 V, el puerto de Mac se vuelve compatible con RS-232, así que las Mac de esa época podían conectarse a un módem con solo un cable de cableado especial
No hace falta conversión de niveles, y como los receptores RS-422 deben funcionar hasta -6 V, la Mac al mismo tiempo también emite una señal RS-422 completamente válida
La mayoría de los receptores RS-232 de la época tenían bastante ganancia y un punto de conmutación cerca de 0 V, así que en la práctica probablemente bastaba con un poco de voltaje negativo, no con los -5 V completos
Por eso es muy probable que hubiera funcionado siempre que el capacitor invertido no hubiera puesto el riel completamente en corto