Commodore 64 PSU Plus (+)

“Milyen egy masszív, nagy teljesítményű, modern és az alapoktól áttervezett C64-es tápegység ? Hát olyan, mint a PSU Plus !”

Még a Mechboard 64 projekt kapcsán jutottam el oda, hogy az 5V tápfeszültség ágon elégtelen a gyári Commodore tápegység által produkált áramerősség a SixtyClone 64 replikám ledes háttérvilágítású mechanikus billentyűzetének. Maguk a C64-es eredeti, ún. “tégla” tápegységek sem túlzottan acélosak a mai modern kiegészítőkkel telepakolt gépek számára – főként akkor, ha szereted az olyan extra kiegészítőket, mint én (pl. Kernal váltót, Ultimate II+ Cartridge-ot, joyswitchert, vagy sztereó SidKicket). Ilyen esetekben ugyanis egész egyszerűen elfogy az amúgy is hullámzó alap feszültséghez tartozó áramerősség és elkezdődnek a fagyások, az instabil futások, a váratlan reboot-ok, megbolondult IEC serial kapcsolat és még sok egyéb furcsa tünet. Ez a jelenség akár félrevezető is lehet egy-egy hibakeresés során, pedig az ok egyszerűbb is lehet, mint hinnénk.

A 30-40 éves régi tápegységek mindegyike gyakorlatilag időzített bomba – elég egy szétkorrodált csatlakozó, egy belső zárlat, vagy áthúzás és máris vége van a számítógépünknek, az 5V rail-re rácsattanó 9V AC, vagy egy erősebb váltófeszültség szinte azonnal végérvényesen halálba küldi a hőn szeretett C64-ünket, amely bizony még donornak is alkalmatlan lesz. A kritikus, ún. “custom MOS chipek” bontott példányai ráadásul az utóbbi évek során brutálisan megdrágultak: egy-egy VIC-II chipért, egy MOS 6510-es CPU-ért, vagy SID áramkörért nem gyakori a 10-12E Ft-os darabonkénti árcédula sem – ezek ráadásul csak a legkritikusabb processzorok, így még számtalan további TTL-t is cserésre ítélhetünk egy régi, idejét múlt áramforrás miatt.

Mai, modern komponensekből gondos tervezéssel kiváló minőségű, nagy teljesítményű és hosszú élettartamot kínáló tápegységeket lehet készíteni. Igen, vásárolni is lehet őket külhonból, de azok egyrészt – vagy teljesítmény szempontból nem kiemelkedőek, vagy nincs bennük elegendő védelem – vagy szimplán csak túlmelegednek és ugyanúgy elpukkannak. Nem utolsósorban, a garanciális ügyintézésük is nehézkes, sőt – minderre még a szállítási költség is rátevődik, amely a manapság lélegeztetőgépen levő magyar forint esetén különösen fájó lehet. Emellett, sokféle kiegészítőt készítettem és készítek most is C64-hez – úgy éreztem, meg tudom ugrani ezt a feladatot.

Komponensek

“Egy C64 csak annyira tökéketes, mint az őt kiszolgáló tápegység maga” – tartja a régi demoscene közmondás. A célom az volt, hogy eredetileg a Mechboard 64-em miatt készítek egy prototípust magamnak, a lehető legkiválóbb minőségben, extra túlfesz-túláram-túlterhelés és túlmelegedés védelemmel, illetve zaj- és zavarszűréssel praktikus kialakításban. Semmiben sem akartam kompromisszumot kötni, így a tápegység még a makacs kemikáliáknak is ellenáll. Az eredményt C64 Power Supply + (továbbiakban PSU Plus)-ra kereszteltem el, amely kb. egy fél évet átívelő, kísérletezésben, komponensvadászatban, tervezésben és kihívásokban gazdag időszak eredménye. Nézzük is, mire képes:

A tápegység két fő alkotóeleme:

5V AC/DC konverter: Meanwell IRM-20-5 (5V, 20W, 4A)
- Túlterhelés-, rövidzár-, és túlfeszültség-védelemmel ellátva
- Beépített zajszűréssel rendelkezik
- Szigetelési osztály: II.
- Biztonsági szabványok: IEC/EN/UL 62368-1, TUV EN60950-1
- EMC szabványok: EN55032 Class B, EN61000-3-2, -3, EN61000-4-2,3,4,5,6,8,11
- Hatásfok: 84%
- Hullám/zaj viszony: 200mVp-p
9V AC transzformátor: Indel TSZZ 18/003M (18VA, 230VAC, 9V/2A)
- Megfelel a PN EN 61558 szabványnak
- Hőmérsékleti osztály: Ta40B
- Szigetelési szilárdság: 4kV/60s, osztály II. (kettős szigetelésű)
- Kivitel: teljesen zárt kivitelű (IP00)
- megj.: A 9V AC ág teljes egészében le van választva az 5V-os iránytól (szekunder oldalon pedig egy 47nF szűrőkondenzátor gondoskodik a tiszta kimenő jelszint biztosításáról).

Fizikai paraméterek, csatlakozók

A Commodore PSU Plus tápegység fizikai paraméterei

Méretek: 105 × 63 × 150 mm (szélesség x magasság x mélység)
Súly: 700 g (tápkábel nélkül)
Kimenő oldali kábel hosszúság: ~95 cm

A tápcsatlakozó kiosztása

A tápegység standard IEC/DIN 45329 7 Pin csatlakozóval szerelt, amelynek lábkiosztása a standard C64-es dugalj alapján készült.

Megjegyzés: A PSU Plus felépítése- és kapacitása okán lehetővé teszi, hogy Commodore 128-hoz is gond nélkül használható legyen. Ehhez csupán egy külön megvásárolható csatlakozó adapter-kábelre van szükség. (Készítettem ilyet is: egyik végén egy female DIN csatlakozó, túlsó végén a C128 5 pin Square DIN csatoló, mindössze egy 15cm-es kábelre szerelve)

A PSU Plus szabványos európai IEC-320 aljzathoz csatlakoztatható C13 típusú földelt tápkábellel használható, amelyet a mai PC tápegységekhez szükséges szigetelt tápkábellel azonosítanak a legtöbben.

A PSU Plus felépítése és védelmei

A tápegység részben kapcsolóüzemű felépítést követ, és beépített 5V-os védelemmel rendelkezik. Egy Recoy relével üzemelő védőáramkör kapott benne helyet, amely az AC/DC konverter által előállított, majd zavarszűrt jelnél

~3V feletti DC feszültség esetén aktiválódik,
~5.3V felett viszont azonnal lekapcsol, így biztosítva a számítógép védelmét az 5V kimenő ponton

Minden egyes legyártott példány kézi kalibráción és mérésen esik át, így az egyes beépített diódák karakterisztikáját mérve kerül beállításra az 5V védelem.

A PSU Plus tápegység AC/DC konverter logikai felépítése

A PSU Plus AC és DC bemeneti ágon is gyors kioldású biztosíték védelemmel rendelkezik, amely a kívülről is elérhető foglalatban kapott helyet, így könnyen cserélhető bontás nélkül is. A két primer oldal teljes szeparált, egymástól független működésű kialakítás.

A kapcsolóüzemből fakadóan a DC konverterből érkező jel nem teljesen tökéletes egyenfeszültség (mivel tartalmazhat zajt és hullámosságot is), ennek csökkentésére további szűrőkondenzátorok kerültek beépítésre, így az eredetileg megfelelő, tisztított szekunder oldali feszültség egy másodlagos szűrőn is átfolyik. A kimeneti feszültség szűrését (hullámosság kiegyenlítés és feszültség ingadozás-csökkentés céljából) egy 1000uF 25V LOW ESR elektrolit kondenzátor végzi, a nagyfrekvenciás zajok és az interferencia szűrésre pedig egy 0.22uF MLCC kerámia kondenzátort terveztem be az áramkörbe. A kettő együtt tiszta és stabil egyenfeszültséget biztosít – totális túlbiztosítás és kényeztetés ez egy C64 számára, de ezek az öreg szépségek megérdemlik.

A 9V AC transzformátor szekunder oldalán, közvetlenül a kimenő jel csatlakozás előtt egy 47nF kapacitású szűrőkondenzátor teszi ugyanezt.

A PSU Plus két visszajelző LED-et tartalmaz a gépházon belül, amely a szellőzőrácson keresztül jól látható.

Zöld LED: normál működés esetén folyamatosan világít.
Piros LED: túlterhelés, túlfeszültség, zárlat vagy bármilyen egyéb hiba esetén villan fel.

Megjegyzés: a tápegység bekapcsolásakor egy halk kattanás jelzi, ha a relé megkapta a megfelelő feszültséget: a piros led kialszik, a zöld felvillan és ezzel a tápegység üzemkész állapotba kerül.

A PSU Plus anyaghasználata

A tápegység nemcsak megbízható és biztonságos, hanem autentikus és modern megjelenésű is, amely tökéletesen illeszkedik a Commodore PSU portfólióba.

Fontos megjegyezni, hogy a PSU Plus burkolata masszív ipari PETG műanyagból készült, amely:

kiváló ütésállóságot biztosít,
rugalmasabb, mint az ABS vagy PLA,
hő- és vegyszerálló,
ellenáll a maró anyagoknak, savaknak és az UV-sugárzásnak,
magasabb hőtűréssel rendelkezik, így hosszú távon is megbízható.

Szerelhetőség és védelem szempontjából nem kötöttem kompromisszumot: odabent a két biztosíték-aljzat forrasztásán és magán a panelen kívül minden szerelék forrasztásmentes technológiával készült, a kábelcsatlakozók érvéghüvelyes rögzítést kaptak. A csúszósaruk csatlakozói mind érintésvédelemmel / zsugorcső szigeteléssel vannak ellátva, a panel alját pedig egy praktikus távtartó kialakítás, csavaros rögzítés és 300 mikronos mylar fólia védi az elektromos, statikus- és fizikai behatásoktól. A ház kémiailag ellenálló gumitappancsokon áll, ezzel is biztosítva a megfelelő légáramlást.

Íme, néhány érdekesebb fotó a tervezésről, a prototípus gyártásáról, a tesztelésről és az első néhány példány elkészítéséről.