Apple ने फ़ैक्टरी में उलटी polarity के साथ solder किया गया LC III capacitor
(downtowndougbrown.com)- Macintosh LC III सीरीज़ का C22 capacitor -5V power rail पर उलटा जुड़ा हुआ था, और यह पुष्टि हुई कि component mounting direction के साथ-साथ PCB silkscreen भी गलत था
- C22 -5V rail के लिए bulk capacitor है, लेकिन अगर इसे बोर्ड के निशान के अनुसार लगाया जाए तो इसका positive terminal -5V से और negative terminal ground से जुड़ता है, जिससे power on होने पर capacitor के दोनों सिरों पर -5V लगता है
- मूल Mac LC और LC II, तथा बाद के LC 475 में -5V capacitor के negative terminal से और ground positive terminal से जुड़ा है, इसलिए केवल LC III की दिशा समकालीन डिज़ाइनों से अलग भटकती है
- फ़ैक्टरी में लगे 16V aluminum electrolytic capacitor ने शायद इस गलती को सह लिया, लेकिन मरम्मत के दौरान आम तौर पर इस्तेमाल होने वाले tantalum capacitor को उसी दिशा में लगाने पर overcurrent, serial port समस्याएँ और आग लगने का जोखिम हो सकता है
- LC III को recap करते समय C22 को PCB के निशान के उलट लगाना चाहिए, और power बंद होने पर multimeter continuity test से यह जाँचा जा सकता है कि positive terminal ground से और negative terminal -5V से जुड़ा है
LC III में पाया गया C22 polarity error
- Macintosh LC III में power connector के आसपास C19, C21, C22 ये तीन capacitor लगे होते हैं
- C19: +5V power rail के लिए bulk capacitor
- C21: +12V power rail के लिए bulk capacitor
- C22: -5V power rail के लिए bulk capacitor
- बोर्ड silkscreen में तीनों capacitor के लिए नीचे की ओर positive दिखाया गया था, और फ़ैक्टरी में लगे capacitor भी इस तरह लगाए गए थे कि उनका negative terminal ऊपर की ओर रहे
- C19 और C21 positive power rail से जुड़े हैं, इसलिए यह दिशा सही है, लेकिन C22 -5V rail से जुड़ा है, इसलिए इसे इसी दिशा में लगाने पर polarity उलटी हो जाती है
सर्किट माप से पुष्टि हुई wiring
- capacitor हटाकर बोर्ड की जाँच करने पर पाया गया कि हर capacitor का negative pad ground plane से जुड़ा था
- C22 का positive pad सीधे power connector के -5V pin से जुड़ता है
- multimeter continuity test में भी यह पुष्टि हुई कि C22 का positive terminal -5V pin से और C22 का negative terminal ground से जुड़ा है
- power on होने पर C22 पर -5V reverse voltage लगता है, जबकि इस तरह के polarized capacitor में positive terminal का voltage negative terminal के voltage से बड़ा या बराबर होना चाहिए
- सही wiring यह है कि C22 का positive terminal ground से और negative terminal -5V से जुड़ा हो
दूसरे Mac मॉडलों से तुलना
- मूल Mac LC, LC III जैसी ही power supply इस्तेमाल करता है, लेकिन उसका -5V rail capacitor सही दिशा में लगाया गया है
- -5V capacitor के negative terminal से जुड़ा है
- ground capacitor के positive terminal से जुड़ा है
- नतीजतन capacitor के दोनों सिरों पर +5V लगता है
- LC II भी मूल LC जैसी ही दिशा का इस्तेमाल करता है
- LC III का successor model LC 475 भी फिर से मूल LC जैसी सही दिशा पर लौटता है
- इस तुलना के आधार पर C22 की समस्या को सिर्फ component mounting mistake नहीं, बल्कि PCB silkscreen सहित design error माना जाता है
उस समय यह बड़ी समस्या क्यों नहीं बनी
- फ़ैक्टरी में लगा capacitor 16V rated था, और व्यवहार में उस पर -5V reverse voltage लग रहा था
- इतनी reverse voltage electrolytic capacitor को स्थायी नुकसान पहुँचा सकती है, लेकिन यह ज़रूरी नहीं कि हर बार विस्फोट तक पहुँचे
- -5V rail मुख्य रूप से RS-422 serial port के लिए आवश्यक है, इसलिए अगर capacitor ठीक से काम न भी करे तो पूरे system में समस्या बहुत स्पष्ट नहीं दिखी होगी
- उस बोर्ड के मूल SMD electrolytic capacitor में leakage था, और खास तौर पर C21 में leakage इतना अधिक था कि उसने solder mask और copper को नुकसान पहुँचाया
recap के समय बढ़ता tantalum capacitor का जोखिम
- आजकल vintage Mac repair में electrolytic capacitor की जगह tantalum capacitor का उपयोग अक्सर किया जाता है
- tantalum capacitor, electrolytic capacitor की तुलना में reverse installation को कम सहन करता है
- ऐसे मामले देखे गए हैं जहाँ C22 को फ़ैक्टरी वाली दिशा में tantalum से बदलने पर -5V rail voltage गलत मिला
- पहली बार मुद्दा उठाने वाले paul.gaastra ने बताया कि जब tantalum C22 को गलत दिशा में लगाया गया, तब current 1.3A तक पहुँचा और voltage केवल -2.3V रहा
- -5V rail की यह स्थिति कम से कम serial port की समस्या पैदा कर सकती है, और सबसे खराब स्थिति में capacitor फट सकता है या उसमें आग लग सकती है
- यह power supply के लिए भी अच्छा नहीं है, और उस -5V rail की rating 75mA है
मरम्मत के समय कैसे जाँचें
- LC III को recap करते समय C22 को PCB silkscreen के बताए गए direction के उलट लगाना चाहिए
- power बंद होने पर multimeter continuity test से यह जाँचा जा सकता है:
- C22 का positive terminal ground से जुड़ा होना चाहिए
- C22 का negative terminal -5V से जुड़ा होना चाहिए
- power on करने के बाद DC voltage mode में मापते समय, अगर negative probe capacitor के negative terminal पर और positive probe positive terminal पर रखें, तो capacitor के दोनों सिरों पर 5V दिखना चाहिए
- -5V rail वाले दूसरे Mac में भी यही सही wiring है
1 टिप्पणियां
Hacker News की टिप्पणियाँ
आज पता चला कि 34 साल पुराने कंप्यूटर के PCB पर एक capacitor को उल्टी दिशा में लगाना पड़ता है
बुधवार की शुरुआत काफ़ी productive तरीके से हो रही है
दशकों पहले शुरुआती electronics क्लास में इन्हें सिर्फ़ ऐसे components के रूप में पढ़ाया गया था जो current किसी भी दिशा में बहे, एक जैसे ही काम करते हैं
लगता है आज को productive दिन मान सकते हैं
ऐसे मामले इतने ज़्यादा हैं कि अवास्तविक लगते हैं, और इससे भी ज़्यादा बेहूदा उदाहरण मौजूद हैं
कुछ साल पहले एक linear power supply ठीक करते समय मुझे ऐसा ही एक मामला मिला, लेकिन service manual नहीं था, इसलिए पहले reverse engineer करना पड़ा
पूरी wiring ट्रेस करने पर पता चला कि एक electrolytic capacitor की दोनों leads ground से जुड़ी हुई थीं, और लगता है ऐसी गलती वाली power supply की हज़ारों units भेजी गईं, लेकिन किसी ने ध्यान ही नहीं दिया
अक्सर boards पर capacitors को काफ़ी उदारता से छिड़का जाता है, क्योंकि capacitance कम होने से ज़्यादा होना आम तौर पर बेहतर होता है
वह अभी भी बिल्कुल ठीक चल रहा है
Commodore ने 68040 processor वाले Amiga 4000 की CPU board A3640 पर 3 capacitors उल्टे लगाए थे: https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
यहाँ भी इसका ज़िक्र है: https://amiga.resource.cx/exp/a3640
इससे स्क्रीन पर साफ़ दिखाई देने वाले artifacts भी आते थे, लेकिन लगता है फ़ैक्टरी में समस्या पकड़ने के लिए वह भी काफ़ी नहीं था
सिर्फ़ ढीली-ढाली manufacturing quality गिनानी शुरू करें तो अंत नहीं होगा, और उसके बाद A1200 के साथ ऐसा power supply देना जैसी जानबूझकर की गई खराब चालें भी थीं, जो defective भी था और stock configuration को ही मुश्किल से संभाल पाता था
और मज़ेदार बात यह थी कि उससे कमज़ोर A500 में इस्तेमाल होने वाला power supply output में उससे बड़ा था
CD32 और A4000 में भी उल्टे लगे हुए capacitors थे
लगता है लेखक ने PCB design flow को गलत समझा है
यह न तो “factory component placement issue” है और न ही silkscreen की गलती, बल्कि schematic में हुई गलती है
layout CAD अक्सर engineering team द्वारा दिए गए schematic के आधार पर दूसरी team करती है, और automated flows भी आम हैं
silkscreen validated libraries में पहले से defined होता है, और उस team का काम engineering schematic को दोबारा verify करना नहीं होता
parts को layout data के अनुसार place किया गया, और दोनों teams ने गलत spec के आधार पर भी अपना काम सही तरीके से किया
असली assembly factory को कभी-कभी sensitive intellectual property के कारण schematic तक access भी नहीं दिया जाता
अगर 30 साल पुराने कंप्यूटर को दोष देना है, तो कम-से-कम सही team को दोष दें। फ़ैक्टरी ने soldering गलत नहीं की, बल्कि निर्देश के मुताबिक बिल्कुल सही तरीके से उल्टा solder किया
हमारी कंपनी में schematic design और layout साथ में संभाले जाते हैं, और जो उम्मीदवार दूसरा नहीं कर पाते थे, उन्हें हमने reject कर दिया
मुख्य कारण यह है कि layout अब बाद में जोड़ा जाने वाला काम नहीं रहा, बल्कि system electrical design का मुख्य हिस्सा है, और किस routing को किन गुणों के हिसाब से optimize करना है, इस पर circuit designer और layout engineer के बीच लंबी back-and-forth की ज़रूरत लगभग नहीं रहनी चाहिए
80 के दशक के मध्य में मैं CS student society का अध्यक्ष था और science department के computer lab को चलाता था
वहाँ लगभग 20 Mac 128k वाले एक कमरे की ज़िम्मेदारी थी, और Apple ने capacitors कहीं से भी लिए हों, वे first-rate नहीं थे
लगभग हर हफ़्ते कोई न कोई Mac सफ़ेद धुआँ छोड़कर मर जाता था, और Apple को repair के लिए भेजने के दौरान चलाने के लिए हमारे पास कुछ spare machines भी थीं
P.S.: फिर भी अब तक मेरा पसंदीदा Mac IIcx था, और ‘full page display’ के साथ वह सच में सपने जैसा लगता था
एक दिन उसे mains-powered device debug करनी थी, और उसने isolation transformer के बिना mains और programming dongle दोनों को एक साथ जोड़ने की कोशिश की
dongle सचमुच फट गया, और जो दृश्य सबसे ज़्यादा याद है वह यह कि उसका plastic cover अचानक शांत हो चुके office में डेस्क से टकराया
कंपनी का monitor और device भी खराब हो गए, लेकिन बीच में रखा उसका निजी Mac mini किसी तरह बच गया
इसने पुरानी यादें ताज़ा कर दीं
लगभग 30 साल पहले मैंने पहली बार GHz-range frequencies संभालने वाला PCB design किया था
उसमें सैकड़ों MHz से ऊपर की मुश्किल transmission-line paths भरी हुई थीं, और मुझे आज भी इस बात पर गर्व है कि सारे high-speed signals design के मुताबिक काम कर रहे थे और signal integrity व power integrity दोनों शानदार थीं
बड़ा FPGA खास तौर पर मुश्किल था, और उसने radiated noise test भी pass कर लिया था
लेकिन मैंने ठीक एक चीज़ बिगाड़ी, और वह थी DC
पता नहीं कैसे, मैंने DC input connector को उल्टा रख दिया
board बहुत महँगा था, एक board की कीमत 2,000 डॉलर थी, इसलिए उसे तुरंत फिर से बनवाना संभव नहीं था; इस वजह से मुझे contacts का एक सेट design करना पड़ा ताकि connector को उल्टा लगाकर electrons सही दिशा में बह सकें
उसके बाद यह मज़ाक चल पड़ा कि मैं multi-GHz design तो अच्छी तरह कर सकता हूँ, लेकिन DC circuits मुझे नहीं सौंपने चाहिए
Commodore ने audio section की negative voltage rail में भी यही गलती की थी, और महंगे high-end CPU board में भी किसी तरह यही समस्या थी
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 “हो सकता है original पार्ट उल्टा लगाया गया हो! capacitor map और orientation जांचें”
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 “A4000 में मूल रूप से लगे 2 capacitors की polarity गलत है”
इससे भी ज्यादा गंभीर मामला top-end A3000 और A4000 के लिए आई Commodore A3640 68040 CPU board में था: http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
C105 C106 C107 की silkscreen गलत थी, और शुरुआती revision उसी गलत silkscreen के मुताबिक बनाए गए थे
जैसे Mac कुछ करे तो साबित करना है कि Amiga ने उससे भी बदतर किया था
“सिर्फ एक model में reverse-polarity capacitors थे? Commodore में तो यह systematic problem थी!”
लगता है board design करने वाले ने एक बहुत simple और समझदार नियम अपनाया: हमेशा negative terminal को ground से जोड़ो
इसमें गलती हो ही नहीं सकती… जब तक कि -5V negative voltage से न निपटना पड़े. यह एक और out-of-range bug है
2011~2015 के आसपास, मैं कभी-कभी एक ऐसे व्यक्ति से बात करता था जो पूर्व Navy electrical technician था और SF Bay Area में शुरुआती Apple rework technician भी रह चुका था
उसका कहना था कि manufacturing problems को ठीक करने, rework improvements जोड़ने, और custom test equipment बनाने का काम कभी खत्म नहीं होता था
फिर उसे निकाल दिया गया, काम किसी मनमाने देश में outsource कर दिया गया, और बाद में वह लगभग 2016 तक homeless रहा
अच्छा है कि इन machines को वास्तव में -5V की जरूरत नहीं है
सिर्फ positive voltage मिलने पर भी RS-422, जिसमें LocalTalk भी शामिल है, फिर भी काम करता है
लगता है -5V इसलिए है ताकि expansion cards को जरूरत पड़े तो मिल सके
आम तौर पर RS-422 drivers +5V और 0V पर चलते हैं
swing को -5V तक बढ़ाने से Mac port RS-232 compatible हो जाता है, इसलिए उस दौर के Mac सिर्फ एक special wiring cable से modem से जुड़ सकते थे
level shifting की जरूरत नहीं पड़ती, और RS-422 receivers को -6V तक काम करना चाहिए, इसलिए Mac एक ही समय में पूरी तरह valid RS-422 signal भी देता है
उस समय के ज्यादातर RS-232 receivers में gain काफी होता था और switching threshold 0V के करीब होती थी, इसलिए व्यवहार में पूरे -5V की नहीं बल्कि बस थोड़े से negative voltage की जरूरत रही होगी
इसलिए अगर उल्टा लगा capacitor rail को पूरी तरह short न कर दे, तो उसके काम करने की संभावना काफी थी