- Sur la gamme Macintosh LC III, le condensateur C22 était monté à l’envers sur le rail d’alimentation -5V, et il a été confirmé que non seulement l’orientation du composant, mais aussi la sérigraphie du PCB étaient erronées
- C22 est un condensateur de filtrage pour le rail -5V, mais si on l’installe en suivant les indications de la carte, son pôle positif est relié au -5V et son pôle négatif à la masse, ce qui applique -5V aux bornes du condensateur à la mise sous tension
- Le Mac LC d’origine, le LC II et le LC 475 qui lui a succédé relient au contraire le -5V au pôle négatif du condensateur et la masse au pôle positif, ce qui fait du LC III une anomalie par rapport aux conceptions contemporaines
- Le condensateur électrolytique aluminium 16V monté en usine semble avoir supporté cette erreur, mais lors des réparations, utiliser un condensateur au tantale dans le même sens peut provoquer une surintensité, des problèmes sur le port série et un risque d’incendie
- Lors d’un recap du LC III, il faut monter C22 à l’inverse de l’indication imprimée sur le PCB, et l’on peut vérifier au multimètre hors tension que le pôle positif est relié à la masse et le pôle négatif au -5V
Erreur de polarité découverte sur C22 dans le LC III
- Le Macintosh LC III comporte trois condensateurs près du connecteur d’alimentation : C19, C21 et C22
- C19 : condensateur de filtrage pour le rail +5V
- C21 : condensateur de filtrage pour le rail +12V
- C22 : condensateur de filtrage pour le rail -5V
- La sérigraphie de la carte indiquait le bas comme pôle positif pour les trois condensateurs, et les condensateurs montés en usine étaient eux aussi installés avec le pôle négatif vers le haut
- Pour C19 et C21, cette orientation est correcte puisqu’ils sont reliés à des rails positifs, mais pour C22, relié au rail -5V, monter le composant dans le même sens inverse la polarité
État des connexions confirmé par mesure du circuit
- Après retrait des condensateurs et inspection de la carte, il a été constaté que les pastilles négatives de chaque condensateur étaient reliées au plan de masse
- La pastille positive de C22 est directement reliée à la broche -5V du connecteur d’alimentation
- Un test de continuité au multimètre a également confirmé que le pôle positif de C22 est relié à la broche -5V et son pôle négatif à la masse
- À la mise sous tension, C22 subit donc une tension inverse de -5V, alors que sur ce type de condensateur polarisé, la tension au pôle positif doit être supérieure ou égale à celle du pôle négatif
- La connexion correcte est donc : pôle positif de C22 à la masse, pôle négatif au -5V
Comparaison avec d’autres modèles de Mac
- Le Mac LC d’origine utilise la même alimentation que le LC III, mais le condensateur du rail -5V y est monté dans le bon sens
- le -5V est relié au pôle négatif du condensateur
- la masse est reliée au pôle positif du condensateur
- au final, le condensateur voit +5V à ses bornes
- Le LC II utilise lui aussi la même orientation que le LC d’origine
- Le LC 475, successeur du LC III, revient également à la bonne orientation du LC d’origine
- Cette comparaison laisse penser que le problème de C22 sur le LC III n’est pas une simple erreur de pose en usine, mais une erreur de conception incluant la sérigraphie du PCB
Pourquoi le problème n’a pas été très visible à l’époque
- Le condensateur monté en usine était donné pour 16V et recevait en pratique une tension inverse de -5V
- Une telle tension inverse peut endommager durablement un condensateur électrolytique, sans forcément aller jusqu’à l’explosion
- Le rail -5V sert surtout au port série RS-422, si bien qu’un mauvais fonctionnement du condensateur n’a pas nécessairement rendu le problème évident à l’échelle du système
- Les condensateurs électrolytiques CMS d’origine sur cette carte présentaient des fuites, et C21 en particulier avait fui au point d’endommager le vernis épargne et le cuivre
Le risque accru des condensateurs au tantale lors d’un recap
- Aujourd’hui, on utilise souvent des condensateurs au tantale à la place des électrolytiques dans la réparation des Mac vintage
- Les condensateurs au tantale tolèrent moins bien un montage inversé que les condensateurs électrolytiques
- Dans des cas où C22 a été remplacé par un tantale en conservant l’orientation d’usine, des tensions incorrectes ont été observées sur le rail -5V
- L’auteur de l’alerte initiale, paul.gaastra, rapporte que lorsqu’un C22 au tantale a été monté dans le mauvais sens, le courant est monté jusqu’à 1,3A et la tension est restée bloquée à -2,3V
- Si le rail -5V se retrouve dans cet état, cela peut au minimum provoquer des problèmes sur le port série et, dans le pire des cas, faire exploser le condensateur ou provoquer un départ de feu
- Ce n’est pas non plus souhaitable pour l’alimentation, d’autant que le rail -5V est donné pour 75mA
Comment vérifier lors d’une réparation
- Lors d’un recap du LC III, C22 doit être monté à l’inverse de ce qu’indique la sérigraphie du PCB
- Hors tension, on peut vérifier au multimètre en test de continuité que :
- le pôle positif de C22 est relié à la masse
- le pôle négatif de C22 est relié au -5V
- Une fois l’appareil sous tension, en mode mesure de tension continue, si l’on place la sonde négative sur le pôle négatif du condensateur et la sonde positive sur le pôle positif, on doit lire 5V aux bornes du condensateur
- Cette méthode correspond aussi au bon câblage sur d’autres Mac disposant d’un rail -5V
1 commentaires
Avis de Hacker News
J’ai appris aujourd’hui que, sur le PCB d’un ordinateur vieux de 34 ans, il fallait monter un condensateur à l’envers.
Un début de mercredi plutôt productif.
Dans mon cours d’initiation à l’électronique, il y a des décennies, on ne traitait que des composants qui fonctionnaient pareil quel que soit le sens du courant.
Je pense pouvoir classer cette journée comme productive.
Il y a tellement de cas comme ça que ça en devient irréel, et il y en a de plus absurdes encore.
Il y a quelques années, en réparant une alimentation linéaire, j’en ai trouvé un ; comme je n’avais pas le manuel de maintenance, j’ai d’abord dû faire de la rétro-ingénierie.
En relevant tout le câblage, j’ai vu que les deux pattes d’un condensateur électrolytique étaient toutes les deux reliées à la masse, et ils avaient probablement expédié des milliers d’alimentations avec cette erreur sans que personne ne s’en aperçoive.
On met souvent des condensateurs un peu partout sur une carte avec une bonne marge, et il vaut généralement mieux avoir trop de capacité que pas assez.
Elle tourne toujours très bien.
Commodore a monté trois condensateurs à l’envers sur l’A3640, la carte CPU de l’Amiga 4000 qui utilisait un processeur 68040 : https://youtu.be/zhUpcBpJUzg?si=j6UFmIJzoC-UDS6u&t=945
C’est aussi mentionné ici : https://amiga.resource.cx/exp/a3640
Cela provoquait même des artefacts visibles à l’écran, mais apparemment pas assez pour que l’usine remarque le problème.
Rien que la liste de la qualité de fabrication bâclée serait interminable, puis viennent les mauvais choix délibérés, comme avoir fourni à l’A1200 une alimentation défectueuse et à peine suffisante dans la configuration de base.
Le plus drôle, c’est que l’alimentation utilisée pour le modèle moins puissant, l’A500, avait une puissance de sortie plus élevée.
Le CD32 et l’A4000 avaient aussi des condensateurs montés à l’envers.
L’auteur semble mal comprendre le flux de conception d’un PCB.
Ce n’est ni un “problème de placement des composants à l’usine”, ni une erreur de sérigraphie : c’est une erreur dans le schéma.
Le routage en CAO est souvent réalisé par une autre équipe à partir du schéma fourni par l’ingénierie de conception, et les flux automatisés sont courants.
La sérigraphie est prédéfinie dans des bibliothèques validées, et le rôle de cette équipe n’est pas de revalider le schéma d’ingénierie.
Les composants ont été placés selon les données de routage, et les deux équipes ont correctement fait leur travail à partir d’une spécification erronée.
Les usines d’assemblage n’ont souvent même pas accès aux schémas, considérés comme de la propriété intellectuelle sensible.
Si l’on veut blâmer un ordinateur de 30 ans, autant blâmer la bonne équipe. L’usine n’a pas mal soudé le composant : elle l’a soudé exactement à l’envers, comme on le lui avait demandé.
Dans notre entreprise, nous traitions la conception schématique et le routage ensemble, et nous écartions les candidats incapables de faire le second.
La raison principale est que le routage n’est plus une étape ajoutée après coup, mais un élément central de la conception électrique du système ; il y a très peu de place pour des allers-retours fastidieux entre concepteur du circuit et routeur sur quelles pistes optimiser selon quelles caractéristiques.
Au milieu des années 80, j’étais président de l’association des étudiants en informatique et je gérais la salle informatique de la faculté des sciences.
Il y avait une salle avec environ 20 Mac 128k ; je ne sais pas où Apple se fournissait en condensateurs, mais ce n’était pas du premier choix.
Chaque semaine, un Mac mourait dans un nuage de fumée blanche, et nous avions quelques machines de rechange à faire tourner pendant qu’elles partaient en réparation chez Apple.
PS : malgré tout, mon Mac préféré reste le IIcx, et avec le “full page display”, c’était vraiment un rêve.
Un jour, il devait déboguer un appareil fonctionnant sur le secteur, et il a voulu brancher en même temps le secteur et un dongle de programmation sans transformateur d’isolement.
Le dongle a littéralement explosé, et mon souvenir le plus marquant est son capot en plastique heurtant un bureau dans un silence soudain.
Le moniteur fourni par l’entreprise et l’appareil ont aussi été détruits, mais le Mac mini personnel au milieu a survécu d’une manière ou d’une autre.
Ça me rappelle un vieux souvenir.
Il y a environ 30 ans, j’ai conçu pour la première fois un PCB manipulant des fréquences dans la gamme des GHz.
Il était rempli de chemins de lignes de transmission délicats à des fréquences de plusieurs centaines de MHz et plus ; je reste fier du fait que tous les signaux rapides aient fonctionné comme prévu, avec une excellente intégrité du signal et de l’alimentation.
Le gros FPGA était particulièrement délicat, et nous avons aussi réussi les tests de bruit rayonné.
Mais j’ai raté une seule chose : le courant continu.
Je ne sais pas comment, mais j’ai placé le connecteur d’entrée CC à l’envers.
Les cartes étaient très chères, 2 000 dollars pièce, donc impossible de les refaire immédiatement ; j’ai dû concevoir un jeu de contacts permettant de brancher le connecteur retourné pour que les électrons circulent dans le bon sens.
Depuis, la blague est que je suis bon en conception multi-GHz, mais qu’il ne faut pas me confier de circuits en courant continu.
Commodore a commis la même erreur sur le rail de tension négative de la section audio, et d’une manière ou d’une autre le même problème existait aussi sur de coûteuses cartes CPU haut de gamme
https://wiki.console5.com/wiki/Amiga_CD32 C408 C811 « le composant d’origine a peut-être été monté à l’envers ! Vérifiez la carte des condensateurs et leur orientation »
A4000 https://wordpress.hertell.nu/?p=1438 C443 C433 « les deux condensateurs d’origine de l’A4000 ont une polarité incorrecte »
Plus grave encore, la carte CPU Commodore A3640 68040, destinée aux A3000 et A4000 haut de gamme : http://amiga.serveftp.net/A3640_capacitor.html https://forum.amiga.org/index.php?topic=73570.0
La sérigraphie de C105 C106 C107 était erronée, et les premières révisions ont été fabriquées conformément à cette sérigraphie incorrecte
Dès qu’un Mac fait quelque chose, il faut prouver que l’Amiga a fait pire
« Un seul modèle avec des condensateurs à polarité inversée ? Chez Commodore, c’était un problème systémique ! »
La personne qui a conçu la carte semble avoir suivi une règle très simple et sensée : toujours relier la borne négative à la masse
Impossible de se tromper… jusqu’au moment où il faut gérer une tension négative de -5 V. Encore un bug de dépassement de plage
Vers 2011–2015, je discutais de temps en temps avec quelqu’un qui disait être un ancien électricien de la Navy et aussi l’un des premiers techniciens de reprise Apple dans la SF Bay Area
Il disait qu’il y avait sans cesse des problèmes de fabrication à corriger, des améliorations de reprise à ajouter et des équipements de test sur mesure à fabriquer
Puis il a été licencié, son travail a été externalisé dans un pays quelconque, et il est resté sans domicile jusqu’aux environs de 2016
Heureusement, ces machines n’ont en réalité pas besoin de -5 V
Même avec seulement une tension positive, RS-422 fonctionne toujours, y compris LocalTalk
Le -5 V semble être là au cas où une carte d’extension en aurait besoin
En général, les pilotes RS-422 fonctionnent avec +5 V et 0 V
En étendant l’excursion jusqu’à -5 V, le port Mac devient compatible RS-232, ce qui permettait aux Mac de cette époque de se connecter à un modem avec seulement un câble à câblage spécial
Pas besoin de conversion de niveau, et comme les récepteurs RS-422 doivent fonctionner jusqu’à -6 V, le Mac émet en même temps un signal RS-422 parfaitement valide
La plupart des récepteurs RS-232 de l’époque avaient un gain assez élevé et un seuil de commutation proche de 0 V ; en pratique, une légère tension négative suffisait probablement, sans aller jusqu’aux -5 V complets
Donc si le condensateur monté à l’envers ne court-circuitait pas complètement le rail, il y a de bonnes chances que cela ait fonctionné