Для чего крючки на зарядке макбука
Что скрывается в зарядном устройстве MacBook?
Задумывались ли вы, что находится внутри вот этого симпатичного белого бокса? Думаю, что нет. А зря, ведь под крышкой зарядного устройства MacBook можно найти много интересного.
Вот так выглядит разобранный адаптер для зарядки ноутбуков от Apple. Помимо диодов, микроконтроллеров, транзисторов и многих других элементов у зарядного устройства есть один компонент, который вызывает особый интерес.
Любопытно то, что процессор с такой же мощностью был установлен в Macintosh, который был представлен в 1984 году. Только представьте — раньше с помощью этого чипа работал полноценный компьютер, а теперь он используется лишь в зарядном устройстве! Поразительно, как стремительно развиваются технологии.
Почему не стоит покупать дешевое зарядное устройство
Ответ на этот вопрос лучше всего проиллюстрирует фотография ниже. Слева — оригинальный адаптер для зарядки, который стоит 79 долларов, справа — дешевый, за 14 долларов. Очевидно, что во втором устройстве компонентов меньше, и столь умного микропроцессора там нет.
По материалам Ken Shirriff’s blog
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Лонгриды для вас
Если вы хотите купить внешний аккумулятор на магнитах для своего iPhone 12, нет нужды тратить 10 тысяч рублей, которые Apple просит за MagSafe Battery Pack. На Алиэкспресс есть куда более выгодные предложения
Смартфоны способны жить больше 5 лет. Но есть небольшие нюансы. Рассказываем, что случилось с дисплеем, нужно ли ставить оригинальный аккумулятор и способен ли процессор пятилетней давности справляться с задачами в 2021 году
В этом году Apple увеличила ёмкость аккумуляторов iPhone 13, однако скорость их зарядки почти не изменилась. Попробуем разобраться, сколько времени требуется на зарядку каждого из новых смартфонов компании и какой из них заряжается быстрее всего
С какой стороны нужно заряжать MacBook Pro
Если у вас есть MacBook, думаю, вас не надо учить правильно его заряжать. Несмотря на то что в 2016 году Apple отказалась от магнитного разъёма MagSafe в своих ноутбуках, чем вызвала явное недовольство поклонников, взамен компания позволила использовать для зарядки любой разъём USB-C, расположенный на корпусе. Бесспорно, стало менее безопасно, поскольку появился риск повредить коннектор, если случайно дёрнуть за провод, но удобство зарядки от этого, кажется, только выиграло, потому что стало можно подключать лэптоп к электросети с любой стороны. Но так уж ли с любой?
MacBook Pro нужно заряжать только справа. Запомните это
Думаете, что купить: iPad или MacBook? Вот вам полезный совет.
Пользователи MacBook Pro обратили внимание, что если начать заряжать его через порт USB-C, расположенный слева, это спровоцирует более высокую нагрузку на центральный процессор, чем если заряжать его справа. О повышении нагрузки свидетельствует процесс kernel_task, который начинает потреблять куда больше ресурсов при подключении к левому разъёму. Причём ресурсов на этот процесс тратится так много, что ноутбук даже начинает испытывать перегрев, что ведёт к включению кулера. С правой стороны ничего такого не происходит.
kernel_task грузит процессор
Зарядка слева повышает нагрузку на процессор, и от этого никуда не деться
Показательно, что с этой проблемой столкнулся не один пользователь, а очень и очень многие независимо от модели MacBook Pro – нагрузка при левой зарядке повышается и на 13-, и на 15-, и на 16-дюймовых ноутбуках. Причём все пользователи, которые обратили внимание на повышение нагрузки на центральный процессор, если подключить ноутбук к сети электропитания слева, пользовались официальными зарядными устройствами. То есть списать проблему на применение контрафактного блока питания, не снабжённого контроллером, уже не получится.
У нас есть своя страница в Google News. Подпишись, чтобы с удобством следить за последними событиями из мира Apple.
Я обратил внимание, что банальное подключение USB-аксессуара к порту Thunderbolt слева значительно повышает его температуру. Это может быть зарядный кабель, адаптер HDMI и даже внешняя клавиатура, каждый из которых поднимает температуру на 10-15 градусов. А вот если я подключу те же самые аксессуары справа, повышения температуры не произойдёт. В результате кулер будет оставаться неподвижным, а kernel_task не получит сверх-нагрузки, о которой все тут пишут, — написал один из пользователей.
Почему нагревается MacBook Pro
Судя по всему, эта проблема и не проблема вовсе, потому что затрагивает вообще всех
Возможно, подумал я, всё дело в баге последнего обновления, ведь часть затронутых владельцев уточнили, что пользуются macOS 10.15.4. Однако беглый анализ показал, что такая проблема появилась далеко не сегодня и имеет место как минимум с весны 2017 года. Именно этим периодом датируются первые жалобы на повышение нагрузок при левой зарядке, особенно если заняты все разъёмы либо если используется переходник, к которому подключено сразу несколько аксессуаров.
Проблемы с перегревом испытывает не только MacBook Pro, но и новый MacBook Air с дисплеем Retina.
Какой из этого можно сделать вывод? Ну, скорее всего, это не баг, а фича. Во всяком случае, мне сложно поверить в то, что Apple, зная о чрезмерной нагрузке на процессор при зарядке слева, даже не попыталась её исправить. Тут я склонен полагать, что данная проблема вовсе таковой не является, будучи технической особенностью фирменных ноутбуков Apple. Поэтому, если вы столкнулись с чем-то подобным и понятия не имеете, как привести ноутбук в норму, снизив нагрузку, просто переключите все аксессуары на правую грань – перегрев исчезнет через 15 секунд.
Как правильно заряжать MacBook Pro 2021
К MacBook Pro 14 и MacBook Pro 16 блок питания можно подключить двумя способами. Можно использовать кабель USB-C — MagSafe 3, входящий в комплект поставки, и магнитный разъём питания MagSafe 3 на левой стороне корпуса. Или с помощью кабеля USB-C — USB-C, который в комплект поставки не входит, заряжаться через Thunderbolt-порт. Любой из этих способов работает, но функция быстрой зарядки во втором случае недоступна. А это очень полезная функция: она заряжает аккумулятор MacBook Pro на 50% всего за полчаса. Беда только в том, что на 14-дюймовых MacBook Pro, даже при использовании MagSafe 3, эта функция доступна не всегда. Что нужно сделать чтобы ноутбук заряжался правильно, то есть, быстро?
Небольшой спойлер: MacBook Pro 2021 быстрее всего заряжаются от MagSafe, чем от USB-C
Блок питания, входящий в комплект поставки базового 14-дюймового MacBook Pro (в чипе которого 8-ядерный процессор), быструю зарядку не поддерживает. При приобретении ноутбука в онлайн-магазине Apple, доплатив 1 410 ₽, его можно заставить заряжаться быстрей. Нужно заменить блок питания мощностью 67 Ватт на более мощный, 96-ваттный. Но, если вы приобретаете MacBook Pro в другом месте, проблема решаема. Её решение, всего лишь, обойдется дороже. 96-ваттный блок питания можно купить отдельно, за 7 900 ₽, его можно заказать уже сейчас, в онлайн-магазине Apple и у её официальных партнеров. Они появятся и у “серовозов”, если уже не появились.
Apple представила MacBook Pro 14″ на M1 Pro и M1 Max. В топе он стоит почти 600к
Причина, по которой Apple не включила в комплект базового варианта 14-дюймового MacBook Pro полноценную 96-ваттную зарядку, чисто коммерческая. Снижение себестоимости ноутбука и его цены. Не из бескорыстных побуждений, конечно. Представляете, во что этот блок питания обошелся Apple? Разработка (даже если это доработка предыдущей модели), производство. И все это для того чтобы ноутбук, который неизмеримо лучше своего предшественника, стоил всего на 200 долларов (в России – на 10 тысяч рублей) дороже чем он. Новый MacBook Pro стоит 189 990 ₽. С той же целью в базовом MacBook Pro используются чипы в процессоре которых активны только 8 из 10 ядер, а в графическом – 14 из 16. Но об этом как-нибудь в другой раз.
Блок питания MacBook Pro
Самый мощный блок питания для MacBook Pro 2021 — на 140 Вт, а стоит 10 тысяч рублей
Современные блоки питания (или “адаптеры питания”, как их называют на сайте Apple) – сложные технические устройства. В MacBook Pro 2021 года используются три модели этих устройств. Любое из них можно приобрести в онлайн магазине Apple и у её официальных партнеров. Кабель USB-C — MagSafe 3 в комплект поставки блоков питания не входит, если он необходим его можно приобрести там же, за 5 490 ₽. 67-ваттный блок питания поставляется в комплекте с 14-дюймовыми MacBook Pro с 8-ядерным процессором, он не поддерживает быструю зарядку, его можно купить отдельно, за 6 490 ₽. 96-ваттный поддерживает быструю зарядку. Поставляется в комплекте с остальными 14-дюймовыми MacBook Pro, или с “8-ядерными” в которых его выбрали при оформлении заказа. Его можно купить отдельно за 7 900 ₽.
140-ваттный блок питания поставляется со всеми 16-дюймовыми MacBook Pro этого года, быструю зарядку поддерживает, продаётся отдельно за 9 900 ₽. Это один из первых блоков питания в мире использующих нитрид галлия (GaN) вместо привычного кремния, из-за чего устройство меньше чем могло бы быть. Вообще-то, это самый большой блок питания из всех которые когда-либо выпускала Apple – и самый мощный. Кабель USB-C — MagSafe 3 – первый в мире кабель использующий для передачи энергии недавно принятый новый стандарт USB PD 3.1 с расширенным диапазоном мощности (EPR). Быстрая зарядка стала возможна именно благодаря USB PD 3.1 EPR. И цена этого кабеля, 5 490 ₽, вовсе не завышенная. Apple сыграла важную роль в разработке USB PD 3.1 EPR, и лучше чем другие компании знакома с ним. А вот можно ли будет использовать Thunderbolt-порты MacBook Pro когда на рынке появятся USB-C — USB-C кабели с поддержкой этого стандарта пока неизвестно.
Что такое MagSafe
Новый MagSafe несовместим со старым
Слово MagSafe используется для обозначения магнитных разъёмов питания в MacBook Pro и магнитных беспроводных устройств для iPhone. В этой статье словом MagSafe обозначаются магнитные разъёмы питания для ноутбуков Apple. Магнитный разъём питания MagSafe 3, с помощью сильных магнитов, притягивает к себе и удерживает в соединенном состоянии кабель USB-C — MagSafe 3. Достаточно крепко, чтобы соединение не разрывалось если его случайно задеть, но при сильном воздействии соединение разрывается. Падение ноутбука с непредсказуемыми последствиями предотвращается.
В чем разница между MacBook Pro 13 на Intel и MacBook Pro 14
С 2006 по 2016 магнитный разъём питания MagSafe использовался на всех ноутбуках Apple. Точное число MacBook’ов спасенных MagSafe от опасных повреждений или даже гибели неизвестно, но оно огромно. В 2012 году вышел MagSafe 2. MagSafe в стиле Джонатана Айва – легче, тоньше и изящнее. При этом он был ничем не хуже чем просто MagSafe. В 2016 все порты и разъёмы MacBook Pro заменили на порты Thunderbolt. В зависимости от ранга ноутбука, их было два или четыре. Из всех утраченных портов и разъёмов больше всего жалели о MagSafe. Версию MagSafe для USB-С разрабатывали в Apple, два или три раза, но безрезультатно.
Apple хочет вернуть магнитную зарядку в MacBook Pro. Зачем?
Долгое время одной из главных фишек макбуков была зарядка MagSafe. Многие уже не застали это время, но раньше действительно достаточно было просто поднести кабель зарядки к порту ноутбука, и он как по волшебству примагничивался к компьютеру, издавая характерный звук. Сколько макбуков спасла эта система зарядки, даже представить сложно. Я сам несколько раз спотыкался о кабель моего MacBook Pro 2013, и с радостью видел, как провод сам отцеплялся от ноутбука, а сам компьютер не летел следом за ним на плиточный пол. С MacBook Pro 2020 (даже на M1) такое не прокатит, он окажется на полу вместе с зарядкой. Но Apple решила это исправить (хотя сама всё и заварила).
Многие даже не помнят, что когда-то макбуки заряжались так
Когда выйдет новый MacBook Pro
Компания планирует в этом году модернизировать ноутбуки MacBook Pro с гораздо более быстрыми процессорами, обновленными дисплеями и магнитным зарядным устройством, сообщает Bloomberg со ссылкой на человека, знакомого с планами Apple. Ожидается, что новые ноутбуки будут с экранами двух размеров: 14-дюймовая модель под кодовым названием J314 и 16-дюймовая версия, обозначенная в Apple как J316. В обоих MacBook Pro будут использованы версии собственных процессоров Apple следующего поколения (M1X?), с большим количеством ядер и улучшенной графикой.
Эти макбуки станут первыми ноутбуками Apple высокого класса, которые работают на ARM-чипе. В ноябре 2002 года компания обновила свой базовый 13-дюймовый MacBook Pro с собственным чипом M1, получив в целом положительные отзывы. С почти 20 часами автономной работы он просто «взорвал» интернет.
Помимо более мощных чипов, Apple также планирует обновить дисплеи в своих новых MacBook Pro. Экраны станут ярче и контрастнее, про mini-LED речь пока не идет, но не исключено, что это именно такие дисплеи. Внешне новые макбуки не сильно будут отличаться, но небольшие дизайнерские изменения Apple все же внесет. Компания планирует выпустить новые MacBook Pro примерно в середине 2021 года.
MagSafe в MacBook Pro
Новый MagSafe будет работать по аналогии со старым
Одним из изменений в новых компьютерах будет способ их зарядки. За последние пять лет Apple использовала порты USB-C как для питания, так и для передачи данных на своих ноутбуках, что сделало их совместимыми с зарядными устройствами других производителей. Но теперь компания решила вернуть MagSafe, магнитный адаптер питания, и если потянуть такой кабель, он просто отсоединится сам от компьютера, и сам макбук не пострадает. Это была любимая функция многие в линейке портативных компьютеров Apple, которая была впервые представлена в 2006 году и совсем недавно возродилась в последней линейке iPhone.
На самом деле те, кто хотели сделать MagSafe в макбуке, сделали это даже с обычными портами USB-C. На Али можно найти полно подобных аксессуаров, которые вставляются в порт USB-C в MacBook и имеют магниты, с помощью которых крепится кабель — вроде такой штуки от Baseus. Таким образом, если задеть провод, он открепится от ноутбука сам. 700 рублей все удовольствие. Надеюсь, Apple сделает похожее решение.
Магнитную зарядку можно сделать и в новых макбуках
Возвращение MagSafe в новых MacBook Pro также позволит этим ноутбукам заряжаться быстрее, заявил источник. Коннектор будет похож на удлиненную форму старого MagSafe.
Несмотря на отказ от USB-C для зарядки, Apple по-прежнему будет включать несколько портов USB-C в свои будущие Mac.
Интересно еще кое-что. Bloomberg пишет, что Apple тестировала новые макбуки без сенсорной панели Touch Bar. Панель Touch Bar, представленная впервые с MacBook Pro в 2016 году, превращает верхний ряд клавиатуры из функциональных клавиш в полосу сенсорного экрана, которая может отображать различную информацию и изменяющийся набор элементов управления, адаптированный под конкретные приложения. Многие пользователи заявили, что эта схема управления менее удобна, чем физические кнопки.
Apple также планирует выпустить новый MacBook Air, но ожидается, что он будет выпущен не раньше, чем через два новых MacBook Pro.
Похоже, в компании решили вернуться к истокам, и если отказ от Touch Bar я в целом одобряю (за несколько месяцев я редко прикасался к этой панели в своем макбуке), то вот возвращение MagSafe одновременно и радует и огорчает. Радует, что это действительно может помочь сохранить жизнь компьютеру, если случайно задеть провод зарядки. Но это также означает, что пользователи не смогут использовать зарядные устройства других производителей. Я, например, заряжаю MacBook Pro таким адаптером, который еще может заряжать iPhone, iPad или другие устройства одновременно. Готов ли я возвращаться к старым MagSafe-зарядкам? Не особо. А вы? Расскажите в в нашем чате и в комментариях ниже.
Что внутри? Разбираем зарядное от MacBook
Задумывались ли вы, что находится внутри зарядного устройства MacBook? В компактном блоке питания значительно больше деталей чем можно было бы ожидать, включая даже микропроцессор. В данной статье мы с Вами сможем разобрать зарядное устройство MacBook, чтобы увидеть спрятанные внутри многочисленные компоненты и выяснить, как они взаимодействуют между собой для безопасной доставки столь необходимой электроэнергии к компьютеру.
Большая часть бытовой электроники, начиная от вашего смартфона и заканчивая телевизором, использует импульсный источники электропитания для преобразования переменного тока от розетки в стене до низковольтного постоянного тока, используемого электронными схемами. Импульсные источники питания или, более правильно говорить, низковольтные источники питания — получили свое название от того, что они включают и выключают подачу электроэнергии тысячи раз в секунду. Это является наиболее эффективным для преобразовании напряжения.
Основная альтернатива импульсному источнику электропитания — линейный источник питания, который намного более прост и преобразовывает перенапряжение в тепло. Из-за этой потери энергии, КПД линейного источника питания около 60%, по сравнению с примерно 85% у импульсного источника питания. Линейные источники питания используют громоздкий трансформатор, который может весить до килограмма и более, в то время как импульсные источники питания могут использовать крошечные высокочастотные трансформаторы.
Сейчас подобные источники питания очень дешевые, но так было не всегда. В 1950 году импульсные источники питания были сложными и дорогими, использовались в аэрокосмических и спутниковых технологиях, которые нуждались в легком и компактном источнике питания. К началу 70-х годов новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования позволили сделать источники значительно дешевле и они стали широко использоваться в компьютерах. 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 главный инженер Род Холт(Rod Holt) спроектировал импульсный источник питания для Apple II.
По словам Стива Джобса:
Этот импульсный источник питания был таким же революционным, как и логика Apple II. Род не получил большого признания на страницах истории, но он этого заслуживал. Каждый компьютер теперь использует импульсные источники питания и все они подобны по структуре, придуманной Холтом.
Это прекрасная цитата, но она не совсем верна. Революция источников электропитания произошла значительно раньше. Роберт Бошерт(Robert Boschert), начал продавать импульсные источники питания в 1974 году для всех и вся, от принтеров и компьютеров до истребителя F-14. Дизайн от Apple был подобен более ранним устройствам и другие компьютеры не использовали конструкцию Рода Холта. Тем не менее, в Apple широко используются импульсные источники питания и раздвигают границы дизайна зарядного устройство с компактным, стильным и передовыми зарядными устройствами.
Что внутри?
Для разбора было взято зарядное устройство Macbook 85W модель A1172, размеры которого достаточно малы, чтобы поместится на ладони. На рисунке ниже показаны несколько особенностей, которые могут помочь отличить оригинально зарядное устройство от подделок. Надкушенное яблоко на корпусе — это неотъемлемый атрибут (про что все знают), но есть деталь, не всегда привлекающая внимание. У оригинальных зарядных устройств непременно должен быть серийный номер, расположенный под контактом заземления.
С обратной стороны зарядного устройства можно увидеть печатную плату. Некоторые крошечные компоненты видимы, но большая часть схемы скрыта под металлическим радиаторы, скрепленным желтой изолентой.
Посмотрели на радиаторы и хватит. Чтобы увидеть все детали устройства, естественно нужно снять радиаторы. Под этими металическими частями скрыто значительно больше компонентов, чем можно было бы ожидать от небольшого блока.
На изображение ниже промаркированы основные компоненты зарядного устройства. Питания переменного тока поступает в зарядное устройство и уже там преобразовывается в постоянный ток. Схема PFC (Power Factor Correction — коррекция коэффициента мощности) повышает эффективность за счет обеспечения устойчивой нагрузки на линии переменного тока. В соответсвии с выполнимыми функциями, можно разделить плату на две части: высоковольтную и низковольтную. Высоковольтная часть платы вмести с размещенными на ней компонентами предназначена для понижения высоковольтного постоянного напряжения и передачи его к трансформатору. Низковольтная же часть получает постоянное низковольтное напряжение от трансформатора и выводить постоянное напряжение необходимого уровня к ноутбуку. Ниже мы рассмотрим эти схемы более подробно.
Вход переменного тока в зарядное устройство
Переменное напряжение поступает в зарядное устройство через съемный штекер сетевого кабеля. Большим преимуществом импульсных источников питания является их способность работать в широком диапазоне входящего напряжения. Просто поменяв вилку, зарядное устройство можно использовать 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 этапе входа препятствуют тому, чтобы интерференция вышла из зарядного устройства через линии питания. Мостовой выпрямитель содержит четыре диода, которые преобразовывают мощность переменного тока в постоянный ток.
Посмотрите это видео для более наглядной демонстрации того, как работает мостовой выпрямитель.
PFC: сглаживание энергопотребления
Следующим шагом в работе зарядного устройства является схема коррекции коэффициента мощности, помеченная фиолетовым цветом. Одна из проблем с простыми зарядными устройствами заключается в том, что они получают заряд только в небольшой части цикла переменного тока. Когда так делает одиночное устройство проблем особых нет, но когда их тысячи — это создает проблемы для энергетических компаний. Именно поэтому правила требуют, чтобы зарядные устройства использовали технику коррекции коэффициента мощности (они используют энергию более равномерно). Вы могли бы ожидать, что плохой коэффициент мощности вызван передачей коммутируемой мощности, которая быстро включается и выключается, но это не проблема. Проблема возникает из за нелинейного диодного моста, который заряжает входной конденсатор только при пиках сигнала переменного тока. Идея PFC состоит в том, чтобы использовать преобразователь повышения постоянного тока перед переключением электропитания. Таким образом, синусоида тока на выходе пропорциональна форме волны переменного тока.
Схема PFC использует силовой транзистор, чтобы точно крошить вход переменного тока в десятки тысяч раз в секунду. Вопреки ожиданиям это делает нагрузку на линии переменного тока более гладкой. Два наиболее крупных компонента в зарядном устройстве являются индуктор и PFC конденсатор, которые помогают повысить напряжение постоянного тока до 380 вольт. Зарядное устройство использует MC33368 чип для запуска PFC.
Первичное преобразование мощности
Высоковольтный контур является сердцем зарядного устройства. Он принимает высокое напряжение постоянного тока от схемы PFC, измельчает его и подает в трансформатор, чтобы генерировать выходной сигнал низкого напряжения зарядного устройства (16.5-18.5 вольт). Зарядное устройство использует усовершенствованный резонансный контроллер, который позволяет системе работать на очень высокой частоте до 500 килогерц. Более высокая частота позволяет использоваться более компактные компоненты внутри зарядного устройства. Показанная ниже микросхема управляет источником электропитания.
Контроллера SMPS — высоковольтный резонансный контроллер L6599; по какой-то причине маркирован DAP015D. Он использует полумостовую резонансную топологию; в полумостовой схеме два транзистора управляют питанием через преобразователь. Общие импульсные источники питания используют ШИМ (широтно-импульсная модуляция) контроллер, который корректирует время ввод. L6599 корректирует частоту импульса а не его импульса. Оба транзистора включаются поочередно в течение 50% времени. Когда частота увеличивается выше резонансной частоты, мощность падает, таким образом управление частотой регулирует напряжение на выходе.
Два транзистора поочередно включаются и выключаются, чтобы понизить 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 постоянный ток. Фильтрующие конденсаторы сглаживают напряжение, которое поступает от зарядного устройства через кабель.
Наиболее важная роль низковольтные части зарядного устройства — сохранить опасное высокое напряжения внутри зарядного устройства, чтобы избежать потенциально опасного шока для конечного устройства. Изолирующий промежуток, отмеченная красным пунктиром на изображении, приведенном ранее, указывает на разделение между основной высоковольтной частью и низковольтной частью устройства. Обе стороны отделены друг от друга на расстоянии около 6 мм.
Трансформатор передает питание между основным и вторичным устройствами при помощи магнитных полей, вместо прямого электрического соединения. Проволоки в трансформатора имеет тройную изоляцию для безопасности. Дешевые зарядные устройства, как правило, скупы на изоляцию. Это создает угрозу безопасности. Опторазвязка использует внутренний луч света для передачи сигнала обратной связи между низковольтной и высоковольтной частями зарядного устройства. Микросхема управления в высоковольтной части устройства использует сигнал обратной связи для регулировки частоты переключения, чтобы сохранить напряжение на выходе стабильным.
Мощный микропроцессор внутри зарядного устройства
Неожиданный компонент зарядного устройства — это миниатюрная печатная плата с микроконтроллером, который можно увидеть на нашей схеме приведенной выше. Этот 16-разрядный процессор постоянно 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, если есть какая-либо проблема. Это микроконтроллер Texas Instruments MSP430 примерно такой же по мощности, как процессор внутри первого оригинального Macintosh. Процессор в зарядном устройстве — это микроконтроллер низкой мощности с 1 КБ флэш-памяти и всего 128 байтами RAM. Она включает в себя высокоточный 16-битный аналого-цифровой преобразователь.
68000 микропроцессор от оригинального Apple Macintosh и 430 микроконтроллеров в зарядном устройстве несопоставимы, поскольку у них различные 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 потребления низкой мощности и использует приблизительно 1% электропитания от 68000.
Позолоченные контактные площадки справа используются для программирования микросхемы во время производства. Зарядное устройство MacBook на 60 Вт использует процессор MSP430, но зарядное устройство на 85 Вт использует процессор общего назначения, который должен быть дополнительно прошит. Он запрограммирована с интерфейсом Spy-Bi-Wire, который является двухпроводным вариантом TI стандартного интерфейса JTAG. После программирования предохранитель безопасности в микросхеме уничтожается, чтобы препятствовать чтению или 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 стандартным регулятором напряжения, а с помощью LT1460, который выдает 3.3 вольта с исключительно высокой точностью 0.075%.
Множество крошечных компонентов на нижней стороне зарядного
Перевернув зарядное устройство на печатной плате, можно увидеть десятки 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. Свойства полупроводника значительно различаются в зависимости от температуры, таким образом сохранение стабильного напряжения не простая задача.
Эти микросхемы окружены крошечными резисторами, конденсаторами, диодами и прочими мелкими компонентами. МОП — транзистор вывода, включает и выключает питание на выходе в соответствии с указаниями микроконтроллера. Слева от него находятся резисторы, которые измеряют ток, передающийся ноутбуку.
Изолирующий промежуток (отмечена красным цветом) отделяет высокое напряжение от схемы вывода низкого напряжения для безопасности. Пунктирная красная линия показывает границу изоляции, которая отделяет сторону с низким напряжением от стороны с высоким напряжением. Оптроны посылают сигналы от низковольтной стороны до основного устройства, отключая зарядное, если есть неполадки.
Немного о заземлении. 1KΩ заземляющий резистор соединяет вывод заземления переменного тока с основой на выходе зарядного устройства. Четыре 9.1MΩ резистора соединяют внутреннюю основу постоянного тока с основой на выходе. Так как они пересекают границу изоляции, безопасность является проблемой. Их высокая устойчивость позволяет избежать опасности шока. Четыре резистора на самом деле не обязательны, но избыточности существует для того, чтобы обеспечить безопасность и отказоустойчивость устройства. Существует также Y конденсатора (680pF, 250В) между внутренним заземлением и заземлением на выходе. T5A предохранитель (5А) защищает выход заземления.
Одной из причин, чтобы установить в зарядном устройстве большее количество компонентов управления, чем обычно, является переменное выходное напряжение. Чтобы выдать 60 ватт напряжения, зарядное устройство обеспечивает 16,5 вольт с уровнем сопротивления 3,6 Ом. Для выдачи 85 ватт, потенциал возрастает до 18,5 вольт и сопротивление соответсвенно 4,6 Ом. Это позволяет зарядному устройству быть совместимым с ноутбуками, которые требуют различного напряжения. При увеличении потенциала тока выше 3,6 ампер, схема постепенно увеличивает выходное напряжение. Зарядное устройство экстренно выключается при достижении напряжения 90 Вт.
Схема управления является довольно сложной. Выходное напряжение контролируется операционным усилителем в микросхеме TSM103/A, которая сравнивает его с опорным напряжением, сгенерированным той же микросхемой. Этот усилитель отправляет сигнал обратной связи через оптрон к управляющей микросхеме SMPS на высоковольтной стороне. Если напряжение слишком высокое, сигнал обратной связи понижает напряжение и наоборот. Это довольно простая часть, но там где напряжение увеличивается с 16.5 вольт до 18.5 вольт все становится сложнее.
Выходной ток создает напряжение на резисторы с крошечным сопротивлением 0.005Ω каждый — они больше походят на провода, чем на резисторы. Операционный усилитель в микросхеме TSM103/A усиливает это напряжение. Этот сигнал переходит 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 входит в крошечный компаратор TS391, который отправляет сигнал в высоковольтное устройство через другой оптрон, чтобы сократить выходное напряжение. Это схема защиты, если уровень тока становится слишком высоким. На печатной плате есть несколько мест, где могут быть установлены резисторы с нулевым сопротивлением (т.е. перемычки), чтобы изменить усиление операционного усилителя. Это позволяет скорректировать точность усиления во время изготовления.
Штекер Magsafe
Магнитный штекер Magsafe, который подключается к Macbook, является более сложным, чем может показаться на первый взгляд. Он имеет пять подпружиненных штифтов (известных как Pogo штифты) для подключения к компьютеру, а также два контакта питания, две штифта заземления. Средний штифт является соединением для передачи данных к компьютеру.
Внутри Magsafe представляет собой миниатюрный чип, сообщающий ноутбуку серийный номер, тип и мощность зарядного устройства. Ноутбук использует эти данные, чтобы определить оригинальность зарядного устройства. Чип также управляет светодиодным индикатором для визуального определения состояния. Ноутбук не получает данные напрямую от зарядного устройства, а только через чип внутри Magsafe.
Использования зарядного
Возможно Вы заметили, что при подключении зарядного устройства к ноутбуку проходит одна-две секунды до срабатывания светодиодного датчика. За это время происходит сложное взаимодействие между штекером Magsafe, зарядным устройством и самим Macbook.
Когда зарядное устройство отсоединяется от ноутбука, выходной транзистор блокирует напряжение на выход. Если Вы измерите напряжение от зарядного устройства MacBook, то обнаружите приблизительно 6 вольт вместо 16.5 вольт, которые надеялись увидеть. Причина — вывод, отключен, и вы измеряете напряжение через обводной резистор чуть 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 нескольких секунд включает подачу мощности. За это время ноутбук успевает получить всю необходимую информацию о зарядном устройстве от чипа внутри Magsafe. Еси все хорошо, ноутбук начинает потреблять электропитание от зарядного устройства и посылает сигнал LED индикатору. Когда штекер Magsafe отключен от ноутбука, микроконтроллер обнаруживает потерю тока и отключает подачу питания, что также гасит светодиоды.
Возникает вполне логичный вопрос — почему зарядное устройство Apple настолько сложное? Другие зарядные устройства для ноутбуков просто обеспечивают 16 вольт и при подключении к компьютеру сразу подают напряжение. Основная причина заключается в целях безопасности, чтобы гарантировать, что напряжение не будет подано, пока контакты прочно не прикреплены к ноутбуку. Это сводит к минимуму риск возникновения искры или электрической дуги, при подключении штекера Magsafe.
Почему не стоит использовать дешевые зарядные устройства
Копия зарядного устройства имеет в два раза меньше деталей, нежели оригинал и место на печатной плате попросту пустует. В то время, как подлинное зарядное устройство Apple переполнено компонентами, его копия не рассчитана на большую фильтрацию и регулирование и в ней отсутсвует схема PFC. Трансформатор в копии зарядного устройства (большой желтый прямоугольник) намного крупнее по габаритам оригинальной модели. Более высокая частота усовершенствованного резонансного преобразователя Apple позволяет использоваться трансформатор меньшего размера.
Перевернув зарядное устройство и рассмотрев печатную плату, можно увидеть более сложную схему оригинального зарядного устройства. У копии есть всего одна ИС управления (в верхнем левом углу). Так как схема PFC полностью выброшена. Кроме того клон зарядки менее сложный в управлении и не имеет заземления. Сами понимаете, чем это грозит.
Стоит отметить что копия зарядного использует Fairchild FAN7602 зеленый чип контроллера PWM, который более совершенный, чем можно было ожидать. Я думаю большая часть ожидала увидеть что-то типа простого транзисторного генератора. И в добавок в копии, в отличии от оригинала, используется односторонняя печатная плата.
На самом деле копия зарядного устройства лучшего качество, чем можно было ожидать, по сравнению с ужасными копиями зарядок для IPad и iPhone. Копия зарядки для MacBook не сокращает все возможные компоненты и использует умеренно сложную схему. В этом зарядном устройстве также делается небольшой упор на безопасность. Применяется изоляция компонентов и разделение участков с высоким и низким напряжением, за исключением одной опасной ошибки, которую вы увидите ниже. Y конденсатора (синий) был установлен криво и опасно близко к контакту оптрона на высоковольтной стороне, создавая риск шока электрическим током.
Проблемы с оригиналом от Apple
Ирония заключается в том, что несмотря на сложность и внимание к деталям, зарядное устройстве Apple MacBook — не безотказное устройство. В интернете можно найти уйму разнообразных фото сгоревших, поврежденных и просто неработающих зарядок. Наиболее уязвимой частью оригинального зарядного устройства является именно провод в районе штекера Magsafe. Кабель довольно хлипкий и он быстро перетирается, что приводит к его повреждению, перегоранию или просто переламыванию. Apple предоставляет подробную инструкцию как избежать повреждения кабеля, вместо того, чтобы просто предоставить более мощный кабель. В результате обзора на веб-сайте компании Apple зарядное устройство получило всего 1,5 звезд из 5 возможных.
Зарядные устройства MacBook также могут перестать работать из-за внутренних проблем. Фотографии выше и ниже показывают следы ожогов внутри неудачной зарядки от Apple. Точно сказать, что именно послужило причиной возгорания, увы, невозможно. Из-за короткого замыкания сгорела половина компонентов и добрая часть печатной платы. Внизу на фото обгорелая силиконовая изоляция для крепления платы.
Для чего крючки на зарядке?! Ты так и не ответил