blog 5803119: 2017

воскресенье, 20 августа 2017 г.

Apple 85W Macbook charger

Macbook charger teardown: The surprising complexity inside Apple's power adapter

Оригинал статьи тут http://www.righto.com/2015/11/macbook-charger-teardown-surprising.html

Схема адаптера Magsafe 2 (60 Ватт)

Схема адаптера Magsafe 2 (60 Ватт)
Найти принципиальную схему блока питания Macbook не удалось, поэтому ничего не оставалось делать, кроме как срисовать ее с печатной платы. Вот самый интересный фрагмент:

Как видно из схемы, зарядное устройство собрано по классической схеме однотактного импульсного блока питания. Сердцем преобразователя является микросхема DAP013F – современный квазирезонансный контроллер, позволяющий добиться высокого КПД, низкого уровня помех, а также реализовать защиту от перегрузки, перенапряжения и перегрева.

В первоначальный момент времени, после подключении адаптера к розетке, напряжение на витках обмотки 1-2 отсутствует, соответственно, напряжение на затворе транзистора Q33 равно нулю, и он закрыт. На его стоке напряжение равно рабочему напряжению стабилитрона ZD34, которое поступает туда от двухполупериодного выпрямителя, образованного диодами D32, D34 и частью силового диодного моста BD1, через цепочку резисторов R33, R42.

Транзистор Q32 открыт и от этого же диодного выпрямителя начинает заряжаться конденсатор C39 (по цепи: R44 – ZD36 – Q32). Напряжение с этого конденсатора поступает на 14-ую ногу микросхемы IC34, которая через свой внутренний коммутатор соединена с 10 выводом и, соответственно, с электролитическим конденсатором С на 22 мкФ (не удалось найти его обозначение на плате). Первоначальный ток зарядки этого конденсатора ограничен 300 мкА, затем, при достижении на нем напряжения 0.7В, ток возрастает до 3-6 мА.

При достижении на конденсаторе С напряжения запуска микросхемы (порядка 9В), внутренний генератор стартует, импульсы с 9-ого вывода микросхемы поступают на затвор Q1, и вся схема оживает.

С этого момента напряжение микросхема IC34 запитывается от конденсатора С, напряжение на котором формируется от обмотки 1-2 трансформатора через выпрямительный диод D31. При этом внутренний коммутатор микросхемы разрывает связь между 14-ым и 10-ым выводами.

Защита от чрезмерного повышения выходной мощности реализована с помощью элементов ZD31 – R41 – R55. При повышении напряжения на выходе обмотки 1-2 выше напряжения пробоя стабилитрона, на 1-ом выводе микросхеме появляется отрицательный потенциал, что приводит к пропорциональному снижению амплитуды импульсов на 9-ом выводе.

Защита от перегрева реализована с помощью терморезистора NTC31, подключенного ко 2-ому выводу микросхемы.

4-ый вывод микросхемы служит для определения момента коммутации выходного ключа в точках минимального тока.

6-ой вывод микросхемы предназначен для стабилизации выходного напряжения адаптера. В состав цепи обратной связи входит оптопара IC131, осуществляющая гальваническую развязку высоковольтной и низковольтной частей адаптера. Если напряжение на 6-ой ноге становится ниже 0.8В, преобразователь переключается в режим пониженной мощности (25% от номинальной). Для корректной работы в этом режиме необходим конденсатор C36. Для возврата к нормальному режиму работы, напряжение на 6-ой ноге должно подняться выше 1.4В.

7-ая нога микросхемы подключена к токовому датчику R9 и при превышении определенного порога работа преобразователя блокируется. Конденсатор С34 задает временной интервал для системы автовосстановления после перегрузки по току.

12 вывод микросхемы предназначен для защиты схемы от перенапряжения. Как только напряжение на этой ноге превысит 3В, микросхема уходит в блокировку и будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока напряжение на конденсаторе C не упадет ниже уровня сброса контроллера (5В). Для этого нужно выдернуть адаптер из сети и выждать какое-то время.

Похоже, что в этом адаптере не задействован встроенный в микросхему функционал защиты от перенапряжения (во всяком случае, мне так и не удалось проследить к чему подключен резистор R53). По всей видимости эта роль возложена на транзистор Q34, включенный в цепь обратной связи параллельно оптопаре IC131. Транзистор управляется напряжением с обмотки 1-2 через резистивный делитель R51-R50-R43 и в случае, например, неисправности оптопары не позволит микросхеме бесконтрольно повышать напряжение преобразователя.

Таким образом в этом 60-ваттном адаптере питания реализована трехкратная защита от превышения выходного напряжения допустимых пределов: оптопара в цепи обратной связи, транзистор Q34 в той же цепи, и стабилитрон ZD31, подключенный к 1-ой ноге микросхемы. Добавьте сюда еще защиту от перегрева и перегрузки по току (от короткого замыкания). Получается весьма надежное и безопасное для макбука зарядное устройство.

В китайских зарядниках большая часть систем защиты выброшена, а также, в интересах экономии, отсутствуют цепи фильтрации ВЧ-помех и устранения статического электричества. И хотя эти поделки вполне работоспособны, за их дешевизну приходится расплачиваться бОльшим уровнем помех и повышенным риском выхода из строя платы питания ноутбука.

Теперь, имея схему перед глазами и, представляя, как она должна работать, будет несложно найти и устранить любую неисправность.

В моем случае неработоспособность адаптера была вызвана внутренним обрывом резистора R33, из-за чего транзистор Q32 был всегда заперт, напряжение не поступало на 14-ую ногу контроллера, соответственно, напряжение на конденсаторе С не могло достичь уровня включения микросхемы.

После пропайки резистора R33, цепь запуска микросхемы была восстановлена и схема заработала. Надеюсь, что эта статья поможет и вам починить зарядку от своего Макбук Про.

Устройство и ремонт зарядки Macbook Pro

Оригинал статьи взят
http://electro-shema.ru/remont/macbook-power-adapter-magsafe-2.html

http://www.righto.com/2015/11/macbook-charger-teardown-surprising.html

Если вы обнаружили, что батарея вашего Macbook Pro больше не заряжается от родного адаптера, не спешите тыкать в него паяльником. Как бы глупо это ни звучало, но сначала следует:
1. убедиться в надежности контакта в розетке (не использовать раздолбанную);
2. убедиться, что в розетке есть питание (воткнуть в нее другое, заведомо исправное устройство);
3. проверить, что в гнездо питания ноутбука не набились посторонние предметы (обычно туда попадают крошки еды, спрессованные комки пыли и прочие насекомые);
4. внимательно осмотреть желтые контакты разъема. Они не должны быть обгоревшими, почерневшими, окислившимися. При попытке утопить их внутрь, штырьки должны без заеданий возвращаться обратно. Желательно лишний раз не царапать позолоченное покрытие;
5. удостовериться, что шнур от адаптера до разъема не имеет механических повреждений, заломов, из-под изоляции не торчат оголенные провода, по нему не проехались офисным креслом и т.п. Поврежденный провод можно запросто заменить своими руками на любой другой соответствующего сечения. В макбуках от блока питания до коннектора Magsafe 2 идут всего два провода:

Если вы сильно везучий человек, вас может спасти простое выдергивание адаптера из сети на несколько минут. Бывает, что, из-за скачка напряжения в сети, зарядник уходит в защиту и ему нужно время, чтобы подумать сбросилась блокировка.
Иногда, при подключении адаптера к Macbook, индикатор зарядки не горит, а на самом деле зарядка идет. Дело в том, что нужный индикатор (оранжевый или зеленый) поджигается по команде от контроллера управления системой SMC, находящегося в макбуке. Иногда, из-за накопившихся ошибок, SMC начинает глючить и тогда помогает сброс контроллера.
Для этого нужно подключить адаптер к полностью выключенному (не спящему, а именно выключенному) макбуку, нажать комбинацию клавиш Shift+Control+Option и, не отпуская их, нажать Power. После чего, одновременно отпустив все кнопки, включить ноутбук со сброшенным контроллером.

Процедура сброса контроллера затрагивает только аппаратную часть макбука. После этого никакие ваши файлы не потеряются, вся сохраненная информация останется без изменений. Более подробную информацию смотрите на официальном сайте: https://support.apple.com/ru-ru/HT201295

Если ничего не помогает, придется завести друга с точно таким же макбуком и незаметно поменяться с ним зарядниками попробовать подключиться к его зарядному устройству. Необязательно, чтобы у друга был точно такой же адаптер – более мощный тоже сгодится. Тут главное, чтобы разъемы совпали.

КО говорит, что если ваша зарядка не работает (аккумулятор в макбуке не заряжается), а при подключения чужого зарядного устройства все работает как миленькое, значит ваша зарядка сломалась. Самые смелые могут сообщить жене, что покупка норковой шубы снова отменяется, так как макбук для вас важнее какой-то там шубы. А мы тем временем попытаемся починить адаптер своими силами.
В моем распоряжении оказался неисправный блок питания с разъемом MagSafe 2 и мощностью 60 Вт, поэтому нижесказанное по большей части будет справедливо для этого адаптера. Таким зарядным устройством комплектовались 13-дюймовые модели MacBook Pro с экраном Retina:
MD212, MD213 (конец 2012 г.)
MD212, ME662 (начало 2013 г.)
ME864, ME865, ME866 (конец 2013 г.)
MGX72, MGX82, MGX92 (середина 2014 г.)
MF839, MF840, MF841, MF843 (начало 2015 г.);

Ремонт зарядки Macbook Pro
Прежде чем лезть во внутренности, полезно знать, как инициируется процесс зарядки. Возможно, вы удивитесь, но инженеры Apple умудрились встроить микропроцессорное управление даже в такое простое устройство, как зарядное устройство. Вот ключевые моменты:
рабочее напряжение составляет 16.5 Вольт. Однако до тех пор, пока адаптер не подключен к нагрузке, на его выходе присутствует напряжение холостого хода (около 3В) с ограничением по току на уровне ~0.1 мА;
после подключения разъема к макбуку, выход адаптера нагружается на калиброванную резистивную нагрузку, из-за которой напряжение холостого хода проседает до уровня ~1.7В. 16-разрядный микроконтроллер в зарядном устройстве обнаруживает этот факт и через 1 секунду дает выходным ключам команду выдать полное напряжение. Такие сложности позволяют избежать искрения и подгорания контактов разъема в момент подключения зарядника к ноутбуку;
при подключении слишком большой нагрузки, а также при наличии короткого замыкания, напряжение холостого хода упадет значительно ниже 1.7В и команды на включение не последует;
в разъеме питания Macbook Pro находится микрочип DS2413, который сразу после подключения к макбуку начинает обменивается информацией с контроллером SMC по протоколу 1-Wire. Обмен идет по однопроводной шине (средний контакт разъема). Зарядник сообщает ноутбуку информацию о себе, в том числе свою мощность и серийный номер. Ноутбук же, если его все устраивает, подключает свои внутренние цепи к адаптеру и сообщает ему текущий режим работы, на основании чего в разъеме зажигается один из двух светодиодов. Весь обмен любезностями занимает менее 100 миллисекунд;
Учитывая вышесказанное, вряд ли получится зарядить макбук без родной зарядки. Проверить блок питания без макбука тоже не выйдет.

Теоритически, для проверки можно подключить к двум крайним контактам коннектора Magsafe резистор на 39.41 кОм (что не так-то просто сделать, учитывая конструкцию разъема). Через секунду на резисторе должно появиться напряжение 16.5 Вольт. При этом индикатор на разъеме гореть не будет.
Для тех, кто не знает, разъем блока питания Apple Magsafe 2 имеет следующую распиновку:

Такая хитрая конструкция гнезда зарядки позволяет подключать ваш Macbook, не задумываясь о соблюдении полярности.

Несмотря на то, что в оригинальном адаптере встроена всевозможная защита от дурака, все же не следует обращаться с ним пренебрежительно. Мощности этого блока питания достаточно, чтобы при первом же удобном случае прижечь вас пламенем, забрызгать расплавленным металлом и напугать до усра... икоты.

Как безболезненно разобрать адаптер
Чтобы разобрать зарядку от Macbook придется применить грубую силу, так как половинки корпуса приклеены к друг другу. Самый безболезненный вариант – воспользоваться пассатижами как показано в этом видео:
Мне удалось разобрать блок питания от своего Macbook Pro минуты за 2-3 (при этом большая часть времени ушла на поиск удобного упора для плоскогубцев). После этого все-таки остаются легкие следы вскрытия:

Не рекомендую бить по корпусу резиновым молотком или пытаться разрезать клеевой шов ножом – можно запросто повредить внутренности. Да и выглядеть это будет не очень эстетично.
После того, как корпус будет вскрыт, нужно тщательно осмотреть печатную плату на предмет выявления перегоревших дорожек, обуглившихся резисторов, вздутых или потекших электролитов и других аномалий.
Плата скорее всего будет залита каким-нибудь компаундом, его нужно аккуратненько удалить. И хорошо бы при этом не оторвать ничего лишнего.

Не помешает сразу же прозвонить предохранитель на 3.15А. Вот он, в коричневом корпусе:

Если предохранитель неисправен, то это, как правило, свидетельствует о пробое либо диодного моста, либо мощного MOSFET’а, либо их обоих. Эти элементы горят чаще всего, так как них ложится основная нагрузка. Их очень легко найти - они расположены на общем радиаторе.

Если выбило полевой транзистор, имеет смысл проверить низкоомный резистор в цепи истока и всю схему снаббера (R5, R6, C3, C4, D2, два дросселя FB1, FB2 и конденсатор C7):

Во время ремонта блока питания Macbook настоятельно рекомендуется включать его в сеть 220В через 60-ваттную лампочку. Это предотвратит разрушительные последствия в случае короткого замыкания в схеме.

Будьте предельно внимательны! На высоковольтном конденсаторе длительное время может сохраняться опасное для жизни напряжение. Я один раз попался и это было крайне неприятно.

Если после замены неисправных элементов блок питания не запустился, то я, увы, вынужден констатировать, что дальнейший ремонт зарядного устройства Apple Magsafe 2 невозможен без электрической принципиальной схемы.

Кстати, самый достоверный способ узнать, заработала схема или нет, - измерить напряжение на выходных электролитах. На рабочем адаптера там должно быть 16.5В: