Comprender la fuente de alimentación de Apple 1

La configuración extraña (para nosotros, naturalmente) se debe al uso de piezas estándar y reguladores lineales.

Suponiendo que el STANCOR P-8667 (28V, 1A) y el P-8380 (10V, 3A) fueran transformadores estándar listos para usar (léase: baratos y fácilmente disponibles), ya que Steve y Steve estaban construyendo esto, desde cero, en su garaje, habiendo vendido su automóvil para obtener financiación y esperando venderlo como un kit parcial. El cliente tendría que proporcionar los transformadores.

Luego determinamos la mejor disposición para maximizar la eficiencia y minimizar el calor. Solo tenían reguladores lineales en ese momento, no muy eficientes, alto voltaje de caída, físicamente grandes. No como los diminutos reguladores de conmutación de alta eficiencia de hoy en día con caídas de milivoltios. El LM323 para el riel de +5 V es un regulador de 3 amperios. Suponiendo que se necesitaran los 3 amperios, eso significa 30 vatios a través de ese transformador solitario, la mitad de los cuales se desperdicia en el regulador. 15 vatios de calor justo ahí. Lo mismo para el registro de 12 V, a 1 amperio, son 28 vatios a través del regulador, 16 vatios desperdiciados.

Si hubieran conectado el regulador de 5V a través del regulador de 12V, necesitarían un regulador de 12V mucho más robusto, así como un transformador mucho más robusto. Combinados, necesitarían transportar al menos 28 V * 4 A = 112 vatios, para el consumo combinado de +12 V (1 amperio) y +5 V (3 amperios). 64 Watts de los cuales se desperdiciarían en el regulador de +12V como calor, y otros 21 Watts se desperdiciarían en el regulador de 5V.

Comparando los dos números, obtenemos un desperdicio de 31 Watts en el diseño elegido y 85 Watts en el diseño de Regulador en Serie de Transformador Único. No tuvo en cuenta ninguna pérdida del rectificador o transformadores, menor en comparación.

Considere el costo de la electricidad, la gestión del calor y la necesidad planificada de que los clientes adquieran sus propios transformadores, dos más pequeños probablemente serían más fáciles de encontrar que uno robusto, el diseño es la elección inteligente.

Si lee algo sobre la construcción del Apple I, tenga en cuenta que giraba en torno a dos tipos con problemas de efectivo que trabajaban en un garaje. El costo siempre fue una preocupación. La cosa ni siquiera usó ram para la pantalla, usaron registros de desplazamiento porque era más barato.

¿Por qué no sacar el +5V del +12V?... Para empezar... mira los diodos. MR500 está clasificado para mucho más que N4001 en términos de corriente [3A vs 1A, si no recuerdo mal]. También tenga en cuenta el límite más grande de 5300uF en el riel de 5V. Ambos indican que se necesita una corriente más alta de este riel. También tenga en cuenta que, a pesar de los nombres similares, el LM323 y el LM320 tienen clasificaciones actuales diferentes. 3A para el primero pero solo 1.5A para el segundo. Además, como señala Passerby, el Stancor P-8667 está clasificado para una salida de 1A mientras que el P-8380 está clasificado para 3A.

El riel de -5V probablemente necesite menos corriente como dice Peter Bennett debido a la construcción interna de la computadora Apple-1, que no se muestra aquí. Después de revisar un poco las páginas de Wikipedia, la CPU Apple-1 (una 6502) en realidad no estaba basada en TTL (como se puede inferir de la respuesta de Peter), sino que se fabricó en el NMOS de carga de agotamiento de primera generación, que de hecho solo necesitaba una fuente de alimentación, por lo tanto, el énfasis en el riel de 5V. Puede ver en este esquema de baja calidad que la CPU Apple-1 de hecho usó solo el riel de 5V. El 6820 PIA usó ese +5V y los rieles de +/-12V también según lo que puedo ver allí. El riel -5V fue utilizado por la RAM. Aparentemente, esta era la RAM dinámica Mostek 4K , que necesitaba suministros de +12 V (VDD) y +/- 5 V (VCC/VBB).

Las tapas de 2400uF son el filtro para el puente rectificador. Las tapas de entrada para el LM320 se omiten por completo debido a la proximidad de las tapas del rectificador. Las tapas de filtro son de tamaño normal para fuente de alimentación lineal de este tipo (alta corriente de salida). Puede consultar el rectificador de puente de onda completa con filtro de condensador y voltaje de ondulación para obtener detalles de cálculo. Para ser más precisos, el suministro de +/-12 es un puente rectificador de riel doble/dividido , como se suele ver en las aplicaciones de audio. El de +5V es un puente rectificador clásico.

Y finalmente con respecto a los límites de salida (después de los reguladores): la hoja de datos muestra valores mínimos para garantizar el funcionamiento. Los límites más grandes generalmente no dañan [la estabilidad] con estos reguladores antiguos (de caída alta), pero aseguran una mejor respuesta transitoria con variaciones rápidas en la carga, lo cual no es raro en los circuitos digitales. Un suministro ATX mucho más reciente (que he visto usar LM7912 y LM7905 para los rieles negativos de baja potencia) también tiene límites de salida bastante altos; Uno o doscientos uF se ven fácilmente en estos días después de un registro lineal (debido a los avances en electrolíticos que los hacen lo suficientemente baratos) y si miras la recomendación de la hoja de datos... no está ni cerca de eso.

La corriente proporcionada por el suministro de +5V será mucho mayor que la proporcionada por los otros suministros. (piense en chips TTL bipolares aquí)

Se requerirá muy poca corriente del suministro de -5v, por lo que se puede derivar fácilmente del suministro de -12V.

Los condensadores entre los rectificadores y los reguladores son para almacenamiento a granel. Los condensadores de 1 uF y 0,1 uF que normalmente vemos recomendados en las entradas y salidas del regulador asumen que está comenzando con un voltaje no regulado bastante constante: se supone que los condensadores de almacenamiento a granel están a cierta distancia de los reguladores.