- Kapasitor C22 pada lini Macintosh LC III terhubung terbalik ke rel daya -5V, dan dipastikan bahwa bukan hanya orientasi pemasangan komponennya yang salah, tetapi juga silkscreen PCB-nya
- C22 adalah kapasitor bulk untuk rel -5V, tetapi jika dipasang sesuai penandaan papan, terminal positif terhubung ke -5V dan terminal negatif ke ground, sehingga saat daya dinyalakan ada -5V melintang di kedua terminal kapasitor
- Mac LC dan LC II asli, serta penerusnya LC 475, menghubungkan -5V ke terminal negatif kapasitor dan ground ke terminal positif, sehingga hanya orientasi LC III yang menyimpang dari desain sezamannya
- Kapasitor elektrolit aluminium 16V yang dipasang pabrik tampaknya mampu menahan kesalahan ini, tetapi jika kapasitor tantalum yang umum dipakai saat perbaikan dipasang dengan orientasi yang sama, bisa terjadi arus berlebih, masalah port serial, dan risiko terbakar
- Saat melakukan recap LC III, C22 harus dipasang berlawanan dengan penandaan PCB, dan saat daya dimatikan, tes kontinuitas multimeter dapat memastikan terminal positif terhubung ke ground dan terminal negatif ke -5V
Kesalahan polaritas C22 yang ditemukan pada LC III
- Macintosh LC III memiliki tiga kapasitor, C19, C21, dan C22, yang ditempatkan di sekitar konektor daya
- C19: kapasitor bulk untuk rel daya +5V
- C21: kapasitor bulk untuk rel daya +12V
- C22: kapasitor bulk untuk rel daya -5V
- Silkscreen papan menandai sisi bawah sebagai terminal positif untuk ketiga kapasitor, dan kapasitor yang dipasang pabrik juga dipasang dengan terminal negatif menghadap ke atas
- Untuk C19 dan C21, orientasi ini benar karena keduanya terhubung ke rel daya positif, tetapi C22 terhubung ke rel -5V sehingga jika dipasang dengan orientasi yang sama, polaritasnya menjadi terbalik
Kondisi koneksi yang dikonfirmasi lewat pengukuran rangkaian
- Setelah melepas kapasitor dan memeriksa papan, ditemukan bahwa pad negatif tiap kapasitor terhubung ke bidang ground
- Pad positif C22 terhubung langsung ke pin -5V pada konektor daya
- Tes kontinuitas multimeter juga memastikan bahwa terminal positif C22 terhubung ke pin -5V, dan terminal negatif C22 terhubung ke ground
- Saat daya dinyalakan, C22 menerima tegangan balik -5V, sementara pada jenis kapasitor berpolaritas ini, tegangan terminal positif harus lebih besar atau sama dengan tegangan terminal negatif
- Koneksi yang benar adalah terminal positif C22 terhubung ke ground, dan terminal negatif terhubung ke -5V
Perbandingan dengan model Mac lain
- Mac LC asli memakai catu daya yang sama dengan LC III, tetapi kapasitor rel -5V dipasang dengan orientasi yang benar
- -5V terhubung ke terminal negatif kapasitor
- Ground terhubung ke terminal positif kapasitor
- Hasilnya, terdapat +5V melintang di kedua terminal kapasitor
- LC II juga memakai orientasi yang sama seperti LC asli
- LC 475, model penerus LC III, juga kembali ke orientasi yang benar seperti LC asli
- Karena perbandingan ini, masalah C22 pada LC III dinilai bukan sekadar kesalahan pemasangan komponen, melainkan kesalahan desain yang juga mencakup silkscreen PCB
Mengapa saat itu tidak terlalu terlihat
- Kapasitor yang dipasang pabrik memiliki rating 16V, dan dalam praktiknya menerima tegangan balik -5V
- Tegangan balik sebesar ini dapat merusak permanen kapasitor elektrolit, tetapi belum tentu cukup untuk selalu menyebabkan ledakan
- Rel -5V terutama dibutuhkan untuk port serial RS-422, sehingga meskipun kapasitor tidak berfungsi dengan benar, masalahnya mungkin tidak terlalu tampak pada sistem secara keseluruhan
- Kapasitor elektrolit SMD asli pada papan tersebut mengalami kebocoran, dan khususnya C21 mengalami kebocoran parah hingga merusak solder mask dan tembaga
Risiko kapasitor tantalum yang makin besar saat recap
- Saat ini, dalam perbaikan Mac vintage, kapasitor tantalum sering digunakan sebagai pengganti kapasitor elektrolit
- Kapasitor tantalum tidak setoleran kapasitor elektrolit terhadap pemasangan terbalik
- Pada kasus penggantian C22 dengan tantalum sesuai orientasi pabrik, diamati adanya masalah tegangan rel -5V yang keluar tidak semestinya
- Pelapor awal masalah ini, paul.gaastra, melaporkan bahwa ketika tantalum C22 dipasang dengan orientasi yang salah, arus mengalir hingga 1,3A dan tegangannya hanya mencapai -2,3V
- Jika rel -5V berada dalam kondisi seperti ini, minimal dapat terjadi masalah port serial, dan dalam skenario terburuk kapasitor dapat meledak atau terbakar
- Ini juga tidak baik untuk catu daya, dan rating rel -5V tersebut adalah 75mA
Cara memeriksa saat perbaikan
- Saat melakukan recap LC III, C22 harus dipasang berlawanan dengan arah yang ditunjukkan silkscreen PCB
- Saat daya dimatikan, hal berikut dapat diperiksa dengan tes kontinuitas multimeter
- Terminal positif C22 harus terhubung ke ground
- Terminal negatif C22 harus terhubung ke -5V
- Setelah daya dinyalakan, jika diukur dalam mode tegangan DC dengan probe negatif pada terminal negatif kapasitor dan probe positif pada terminal positif, harus terlihat 5V melintang di kedua terminal kapasitor
- Pada Mac lain yang memiliki rel -5V, cara ini juga merupakan koneksi yang benar
1 komentar
Komentar Hacker News
Hari ini saya belajar bahwa pada PCB komputer berusia 34 tahun, satu kapasitor harus dipasang terbalik.
Rabu saya dimulai dengan cukup produktif.
Di kelas elektronika dasar puluhan tahun lalu, kami hanya membahas komponen yang bekerja sama saja ke arah mana pun arus mengalir.
Sepertinya hari ini boleh dikategorikan sebagai hari yang produktif.
Kasus seperti ini begitu banyak sampai terasa tidak realistis, dan ada juga yang lebih konyol.
Beberapa tahun lalu saat memperbaiki catu daya linear, saya menemukan satu kasus; karena tidak ada manual servis, saya harus melakukan reverse engineering dulu.
Setelah memetakan seluruh wiring-nya, ternyata kedua kaki satu kapasitor elektrolit sama-sama terhubung ke ground, dan sepertinya mereka mengirim ribuan catu daya dengan kesalahan seperti itu tanpa ada yang menyadarinya.
Sering kali kapasitor disebar cukup banyak di berbagai bagian board, dan kapasitansi yang berlebih biasanya lebih baik daripada kurang.
Sampai sekarang masih berjalan sangat baik.
Commodore memasang 3 kapasitor terbalik pada A3640, board CPU untuk Amiga 4000 yang memakai prosesor 68040: https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
Ini juga disebut di sini: https://amiga.resource.cx/exp/a3640
Akibatnya bahkan muncul artefak yang terlihat di layar, tetapi tampaknya itu pun belum cukup bagi pabrik untuk menyadari masalahnya.
Daftar kualitas produksi yang ceroboh saja tidak ada habisnya, lalu setelah itu masih ada keputusan buruk yang disengaja seperti memasukkan catu daya cacat yang nyaris hanya cukup untuk konfigurasi dasar pada A1200.
Yang lebih lucu, catu daya yang dipakai untuk model yang lebih lemah, A500, justru punya output lebih besar.
CD32 dan A4000 juga punya kapasitor yang terpasang terbalik.
Sepertinya penulis salah memahami alur desain PCB.
Ini bukan “masalah penempatan komponen di pabrik” dan juga bukan kesalahan silkscreen, melainkan kesalahan pada skematik.
Layout CAD sering dikerjakan oleh tim lain dengan mengikuti skematik yang diberikan oleh engineering desain, dan alur yang terotomasi juga umum.
Silkscreen sudah didefinisikan sebelumnya di library yang tervalidasi, dan peran tim itu bukan memverifikasi ulang skematik engineering.
Komponen ditempatkan sesuai data layout, dan kedua tim pada dasarnya mengerjakan tugasnya dengan benar berdasarkan spesifikasi yang salah.
Pabrik perakitan sebenarnya sering tidak diberi akses ke skematik karena dianggap kekayaan intelektual sensitif.
Kalau mau menyalahkan komputer berusia 30 tahun, setidaknya salahkan tim yang tepat. Pabrik tidak salah menyolder; mereka menyoldernya secara terbalik persis seperti yang diperintahkan.
Di perusahaan kami, kami menangani desain skematik dan layout bersama-sama, dan kandidat yang tidak bisa mengerjakan yang kedua kami gugurkan.
Alasan utamanya adalah layout bukan lagi pekerjaan tambahan di tahap akhir, melainkan inti dari desain kelistrikan sistem; hampir tidak ada ruang untuk bolak-balik membosankan antara perancang rangkaian dan penanggung jawab layout soal jalur mana yang harus dioptimalkan untuk karakteristik apa.
Pada pertengahan 80-an saya menjabat ketua himpunan mahasiswa CS dan mengelola ruang komputer fakultas sains.
Ada sebuah ruangan berisi sekitar 20 Mac 128k; entah dari mana Apple mengambil kapasitor-kapasitornya, tetapi jelas bukan barang kelas satu.
Hampir setiap minggu ada Mac yang mati sambil mengeluarkan asap putih, dan kami punya beberapa unit cadangan untuk dipakai bergiliran selama yang rusak dikirim ke Apple untuk diperbaiki.
P.S.: Meski begitu, Mac favorit saya sampai sekarang adalah IIcx, dan saat dipakai dengan ‘full page display’ rasanya benar-benar seperti mimpi.
Suatu hari ia harus men-debug perangkat yang bekerja dengan listrik utama, dan ia bilang ingin mencoba menghubungkan listrik utama dan dongle pemrograman sekaligus tanpa trafo isolasi.
Dongle itu benar-benar meledak, dan yang paling saya ingat adalah tutup plastiknya menghantam meja kantor yang tiba-tiba menjadi sunyi.
Monitor dan perangkat yang disediakan perusahaan juga rusak, tetapi Mac mini pribadi yang berada di tengah entah bagaimana selamat.
Ini mengingatkan saya pada kenangan lama.
Sekitar 30 tahun lalu saya pertama kali mendesain PCB yang menangani frekuensi pita GHz.
Board itu penuh dengan jalur transmission line yang sulit untuk frekuensi ratusan MHz ke atas, dan sampai sekarang saya masih bangga karena semua sinyal berkecepatan tinggi bekerja sesuai desain, dengan integritas sinyal dan integritas daya yang sangat baik.
FPGA besar di dalamnya sangat menantang, dan board itu juga lolos uji emisi radiasi.
Namun ada satu hal yang saya kacaukan: arus searah.
Entah bagaimana saya menempatkan konektor input DC secara terbalik.
Board itu sangat mahal, 2.000 dolar per lembar, jadi tidak bisa langsung dibuat ulang; saya harus merancang satu set kontak untuk memasang konektor secara terbalik agar elektron mengalir ke arah yang benar.
Sejak itu muncul lelucon bahwa saya bagus dalam desain multi-GHz, tetapi tidak boleh dipercaya menangani rangkaian DC.
Commodore melakukan kesalahan yang sama pada rel tegangan negatif di bagian audio, dan entah bagaimana masalah yang sama juga ada pada board CPU kelas atas yang mahal
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 “Komponen aslinya mungkin dipasang terbalik! Periksa peta kapasitor dan orientasinya”
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 “2 kapasitor bawaan pada A4000 memiliki polaritas yang salah”
Yang lebih serius adalah board CPU Commodore A3640 68040 untuk A3000 dan A4000 kelas tertinggi: http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
Silkscreen C105 C106 C107 salah, dan revisi awal dibuat mengikuti silkscreen yang keliru itu
Kalau Mac melakukan sesuatu, harus dibuktikan bahwa Amiga lebih parah
“Cuma satu model yang punya kapasitor polaritas terbalik? Di Commodore itu masalah sistemik!”
Sepertinya orang yang merancang board itu mengikuti aturan yang sangat sederhana dan bijak: selalu hubungkan katode ke ground
Tidak mungkin salah… sampai harus menangani tegangan negatif -5V. Satu lagi bug di luar rentang
Sekitar 2011–2015, saya sesekali berbicara dengan seseorang yang katanya mantan teknisi listrik Angkatan Laut dan juga teknisi rework awal Apple di SF Bay Area
Katanya pekerjaan memperbaiki masalah manufaktur, menambahkan perbaikan rework, dan membuat peralatan uji kustom tidak ada habisnya
Lalu ia dipecat, pekerjaannya dialihdayakan ke suatu negara acak, dan setelah itu ia hidup sebagai tunawisma sampai sekitar 2016
Untungnya mesin-mesin ini sebenarnya tidak memerlukan -5V
Meski hanya diberi tegangan positif, RS-422, termasuk LocalTalk, tetap berfungsi
-5V tampaknya disediakan untuk berjaga-jaga jika kartu ekspansi membutuhkannya
Secara umum driver RS-422 digerakkan dengan +5V dan 0V
Jika ayunannya diperluas hingga -5V, port Mac menjadi kompatibel dengan RS-232, sehingga Mac pada era ini bisa dihubungkan ke modem hanya dengan kabel berpengawatan khusus
Tidak perlu konversi level, dan karena receiver RS-422 harus dapat bekerja hingga -6V, Mac pada saat yang sama juga mengeluarkan sinyal RS-422 yang sepenuhnya valid
Kebanyakan receiver RS-232 saat itu memiliki gain yang cukup besar dan titik peralihan yang dekat dengan 0V, jadi dalam praktiknya kemungkinan cukup dengan sedikit tegangan negatif, bukan -5V penuh
Jadi jika kapasitor yang terbalik itu tidak benar-benar membuat rel tersebut short total, kemungkinan besar tetap berfungsi