Caricabatterie Apple non originali: Meglio lasciar perdere

Comperare un carica batterie non originale può costituire un buon risparmio, ma non è una buona idea. In questo post vi spiegheremo perché. 

Abstract

Alla base del funzionamento dell’alimentatore  che usiamo per caricare  la  batteria dei nostri dispositivi mobili c’è un trasformatore, un dispositivo in grado di portare la tensione di rete, nelle abitazioni europee circa 220 Volt, alla tensione di alimentazione adatta alle nostre apparecchiature: 20 volt per un MacBook, 5 volt per un iPhone. Tempo fa sarebbe stato un trasformatore classico, dove un avvolgimento primario ed un secondario sarebbero stati avvolti intorno ad un pesante nucleo formato in lamine d’acciaio. In un trasformatore classico il rapporto tra la tensione di ingresso e quella d’uscita è uguale al rapporto tra il numero di  spire dei due avvolgimenti. 

Negli Alimentatori moderni, per ridurre il peso, si usano trasformatori switching. In questi dispositivi la tensione di ingresso viene accesa e spenta migliaia di volte al secondo. Maggiore sarà  la frequenza di accensione-spegnimento della corrente in ingresso, più alto sarà il valore della tensione in uscita. Altri componenti fondamentali del circuito di alimentazione sono un ponte di diodi per raddrizzare la corrente in entrata, per trasformare cioè la corrente alternata che arriva nelle nostre abitazioni nella corrente continua necessaria a caricare la batteria, e qualche condensatore necessario a livellare la tensione erogata. Inoltre, per separare la parte del circuito a bassa tensione da quella ad alta tensione si usa un piccolo trasformatore in cui il numero di spire del primario è uguale al secondario: la forza elettromotrice tra i due circuiti avviene per induzione elettromagnetica. A governare il tutto circuiti di controllo e microprocessori.

A fare la differenza tra un trasformatore originale e la sua copia economica sono i dettagli. Il numero di circuiti di controllo e la loro qualità, l’efficenza con cui vengono separati il circuito di alta e bassa tensione, ma soprattutto la comunicazione tra il device in ricarica ed il caricabatterie che, nel caso del caricabatterie originale contribuisce ad ottimizzare  il processo di carica allungando la vita della batteria.

Se questa parte introduttiva non è stata sufficiente a convincervi, avventuratevi nella lettura degli approfondimenti dei paragrafi successivi.

Buona lettura.

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All’interno di un alimentatore originale Apple

Aprendo un carica batterie originale Apple si viene colpiti dalla sua complessità. Quasi tutto il circuito è coperto da lastre metalliche che hanno il duplice scopo di dissipare i calore e creare un elevato isolamento elettromagnetico, così da fare in modo che l’alimentatore durante il suo funzionamento non provochi interferenze, risultato ottenuto anche grazie al filtro in ingresso costituito da  condensatori ed induttori. 

Il Circuito PFC

Uno dei circuirti più importanti è il circuito PFC, dove PFC sta per Power Factor Correction. Serve ad massimizzare il rendimento della forza motrice in ingresso, minimizzare di conseguenza i consumi e a non creare disturbi che verrebbero immessi nella rete elettrica elettrica.

Il Primario

Subito dopo l’uscita dal circuito PFC c’è il circuito primario. Il primario ha il compito di ridurre la tensione in ingresso per portarla alla tensione di ricarica della batteria  del dispositivo. Per farlo viene utilizzato un controller ad alta frequenza che pilota due transistor di potenza Mosfet in modalità on-off. La corrente in ingresso cosi trattata viene inviata ad un piccolo trasformatore utilizzato solo per  effettuare il disaccoppiamento di sicurezza tra il circuito primario connesso alla rete elettrica ed il secondario connesso al dispositivo da ricaricare. Il trasformatore trasferisce l’energia elettrica tra il primario ed il secondario usando i campi magnetici in luogo di una connessione diretta effettuata attraverso conduttori elettrici. Le bobine del trasformatore sono ad isolamento triplo, nei caricatori non originali si lesina sull’isolamento esponendo l’utente a rischi potenziali. All’uscita del trasformatore, un condensatore uniforma l’output in un onda sinusoidale.

Il secondario 

Il secondario genera l’uscita del caricabatterie. Riceve la corrente  alternata in uscita dal trasformatore di disaccoppiamento e la invia ad un ponte di diodi che la raddrizza convertendola in corrente continua. All’uscita del ponte di diodi ci sono dei condensatori che livellano la tensione.

Il controller del primario, per svolgere la meglio il suo lavoro, ha bisogno di un feedback di ritorno dal circuito secondario per regolare la frequenza di switching con cui vengono pilotati i due transistor mosfet in funzione del carico sul secondario e mantenere l’alimentazione stabile.  Per mantenere il disaccoppiamento di sicurezza tra i due circuiti il segnale di feedback viene inviato usando  un isolatore ottico.

Un microprocessore all’interno del caricabatterie 

Il caricabatterie originale Apple ospita un microprocessore della stessa potenza del Motorola 68000 che equipaggiava i primi Macintosh. Il suo compito è quello di erogare energia quando il Caricabatteria è collegato e disabilitare il caricabatteria quando è scollegato dal Mac. Inoltre fa in modo di erogare la corrente partendo da un basso voltaggio per arrivare dopo qualche istante alla tensione operativa, cosa che evita scintillii pericolosi che portano al danneggiamento dei connettori.

Il microprocessore, inoltre, controlla continuamente i parametri di funzionamento e sospende l’erogazione di potenza quando c’è un problema.

I caricatori non originali 

Esteriormente spesso sono identici agli originali, fatta eccezione per il simbolo della mela morsicata. È dentro il vero problema. Una volta smontati la differenza si percepisce immediatamente. Mentre nella scheda del caricabatterie originale non c’è il minimo spazio libero, nei caricabatterie compatibile i componenti stanno molto più larghi. Il circuito di ottimizzazione PFC nella maggior parte dei casi  è assente, così come sono assenti molti circuiti necessari alla regolazione ed al controllo.  Vengono mantenuti solo i circuiti di regolazione indispensabili e si è poco attenti all’emissione di interferenze, cosa che provoca disturbi come fruscii di sottofondo quando si collegano apparecchiature esterne per la riproduzione audio. 

A sinistra un caricatore MagSafe originale Apple, a destra una copia. Parte superiore della scheda. Si noti la differenza nel numero di componenti.
A sinistra un caricatore MagSafe originale Apple, a destra una copia. Parte inferiore della scheda. Si noti la differenza nel numero di componenti.

Conclusioni

Spendere meno per un caricatore non originale può costituire un piccolo vantaggio economico nell’immediato, ma può portare a grosse spese di riparazione dopo qualche tempo e malfunzionamenti dovuti alle interferenze in radiofrequenza  ed all’assenza quasi totale di circuiti di controllo e regolazione dell’energia erogata.

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Fonte:

macbook-charger-teardown-surprising.htm