Bevor ich die Verfügbarkeit des C64 smart supply ankündige, möchte ich ein paar Erkenntnisse mitteilen, die ich während der Entwicklung dieses Produktes gewonnen habe. Außerdem natürlich ein paar Dinge, die seit vielen Jahren allgemein über die Schwächen des C64-Schaltungsdesigns bekannt sind. Ich glaube, dass ich eine neue Schwäche im C64 gefunden habe, aber dazu komme ich später.
Bevor man ein Produktdesign beginnt, müssen Ziele gesetzt werden. Es soll ein Netzteil für den C64 werden, also muss es 5V Gleichspannung und 9V Wechselspannung liefern. Es sollte stark genug sein um moderne und klassische Erweiterungen im C64 betreiben zu können. Die Commodore RAM Erweiterungen 1700, 1764 und 1750 (*) waren wahrscheinlich die durstigsten Geräte, die jemals für den C64 produziert wurden. Diese wurden mit einem 2.5-Ampere Netzteil geliefert - anstelle des 1.5A Netzteils, das mit dem "Brotkasten"-C64 geliefert wurde. Demnach sollte ein Netzteil mit 3 Ampere auf 5V reichlich Luft haben - mehr als das würde die Netzteil-Buchse des C64 überlasten(**), oder ungenutzt den Regler außerhalb des idealen Wirkungsgrades betreiben. Die ursprüngliche (für 1982 sehr strenge!) Restwelligkeit von 50mV oder weniger auf der 5V-Schiene sollte erreicht werden. Der 9V Wechselspannungsanteil wurde schon immer mit einem herkömmlichen Trafo gelöst, also machen wir das einfach wie alle Anderen. Richtig?
FALSCH.
Das Design eines Netzteils ist viel mehr als zwei Quellen in ein Gehäuse zu basteln und es "Produkt" zu nennen. Tatsächlich halte ich diesen Ansatz für grob fahrlässig, denn damit missachtet man Kenntnisse, die seit Jahren bekannt sind. Die einzig akzeptable Herangehensweise ist meiner Meinung nach, sich die Frage zu stellen:
Wie geht ein C64 kaputt?
Natürlich gibt es tausende von Gründen aus denen ein C64 kaputt gehen kann. Da wir die Sache aber aus der Perspektive des Netzteils betrachten, kann man die Antwort auf zwei Kernpunkte eingrenzen: Ein Netzteil kann Überspannung liefern, oder es kann Strom in die falsche Richtung fließen. Überspannung ist heutzutage kein Problem mehr: Moderne DC-DC Wandler haben den Schutz vor Überspannung üblicherweise in ihrem Regelkreis als Standardfeature. Mit der richtigen Auswahl der Bauteile ist dieser Punkt also erledigt. Der zweite Grund ist etwas komplizierter, tritt aber heutzutage immer häufiger auf wenn bewusste Nutzer versuchen, die standby-Stromaufnahme ihres Systems zu reduzieren. Die alten Netzteile der 1980er Jahre sind alle mit klassischen Transformatoren gebaut, die immer mit dem Stromnetz verbunden sind. Das bedeutet, dass sie immer ein wenig Strom verbrauchen, auch wenn der Computer ausgeschaltet ist. Beim "Türkeil"-Netzteil von Commodore sind das fast 4W die immer verbraucht werden - fast das Achtfache dessen, was gemäß EU-Richtlinien für Neugeräte heute erlaubt ist.
Eine einfache, nahezu natürliche, Möglichkeit den standby-Verbrauch zu reduzieren ist eine schaltbare Mehrfachsteckdose wie diese hier:
Das sieht wirklich praktisch aus, denn damit kann man alle Komponenten des C64-Systems gleichzeitig ein/ausschalten: Den Computer, die Floppy und den Monitor. Problem gelöst, oder?
Nein, denn das ist ein Unfall mit Ansage. Der Grund dafür ist ein Konstruktionsfehler der von Anfang an im C64 vorhanden war: Die 7805 und 7812 Spannungsregler in den "long board" Computern wurden nicht so verschaltet, wie es von den Herstellen vorgegeben ist. Es fehlt eine Diode die dafür sorgt, dass Strom nicht in der falschen Richtung durch den Regler fließt und ihn dabei zerstört. Hier ist ein Ausschnitt aus dem Datenblatt von Texas Instruments, den man sinngemäß aber auch in den Datenblättern vieler anderer Hersteller findet:
Der C64 hat diese Dioden nicht, wie man an diesem Ausschnitt des Originalschaltplanes sehen kann (bitte beachten: im Bild oben fließt der Strom "von links nach rechts", im Ausschnitt des C64-Schaltplanes "von rechts nach links"):
Das wird kaum zum Problem wenn man den C64 nur an seinem Schalter ein/ausschaltet. Damit wirklich etwas Schlimmes passiert, müssen drei nicht mehr so seltene Bedingungen zusammen kommen:
- Der C64 muss eingeschaltet sein
- Strom wird an der Mehrfach-Steckdose ausgeschaltet
- Die Eingangskondensatoren C19 und/oder C88 sind stärker gealtert als C57/C102 (***)
In diesem Fall kann Strom aus den Ausgangskondensatoren C102/C103 durch VR2 zurück fließen, was diesen zerstört. Das wäre für sich gesehen keine große Sache, denn diese Spannungsregler sind noch leicht zu bekommen und können durch einen erfahrenen Hobbyisten leicht getauscht werden. Das wirklich Schlimme passiert erst, wenn der Computer das nächste Mal eingeschaltet wird, denn der 7805 könnte auf katastrophale Weise defekt sein: In einigen Fällen wird die hohe Eingangsspannung (über 9V!) praktisch ungeregelt weiter an den VIC-Chip geleitet, denn dieser ist der Empfänger der "+5V CAN"-Schiene. Daraufhin geht der Videochip kaputt und reißt oft noch die direkt über Adress- und Datenbus angeschlossenen RAM-Chips mit sich in den Tod. Das ist eine aufwändige Reparatur, die ich in meiner Laufbahn oft gemacht habe.
Eine Möglichkeit dieses Risiko zu reduzieren ist natürlich die Dioden nachzurüsten. Leider ist das nur die halbe Arbeit, denn im Original-C64 Netzteil ist noch einmal so ein 7805-Regler, der ebenfalls ohne die Rücklaufdiode ausgeführt ist. Die originalen C64-Netzteile gelten generell als irreparabel, weil sie komplett vergossen sind. Was also ein leichter Fix wäre, wird zu stundenlanger Arbeit, das Netzteil zu öffnen, bis man sich zu dem Regler vorgearbeitet hat, an den man die Diode anlöten möchte. Es gibt einen besseren Weg: Wenn das Netzteil einen Einbruch der Netzspannung bemerkt, trennt es alle Versorgungsleitungen zum C64 und schützt ihn auf diese Weise. Genau das macht das iComp C64 smart supply.
Das reicht doch bestimmt jetzt, oder? - Nein, ein Netzteil kann noch mehr tun:
Viele von Euch haben die Angewohnheit, den C64 zu "resetten", indem er ganz schnell aus- und wieder eingeschaltet wird. Ich habe das über viele Jahrzehnte beobachtet, in denen ich Messen, Demoparties und Usertreffen in ganz Europa und USA besucht habe: Die Angewohnheit, den C64 mit Karate-Geschwindigkeit aus- und wieder einzuschalten ist tief im Unterbewusstsein vieler User verankert. Das geht sicher auch tausend mal gut, aber wenn CMOS Bauteile im Computer sind (z.B. ein alternatives Kernal auf einem CMOS-Eprom oder CMOS Speicherchips) besteht die Gefahr, dass diese Bauteile einen SCR-Latchup erleben. Das ist der technische Begriff dafür, dass sich die Bauteile selbst grillen und somit irreparabel kaputt sind. Da moderne Erweiterungen heutzutage praktisch nur noch aus CMOS-Bauteilen bestehen, ist dieses Risiko heute noch wesentlich höher als das noch in den 1980ern der Fall war. Wenn ich dem C64 einfach nur "dummen Strom" liefern würde (so wie es bis heute jedes Netzteil macht, auch Neue), dann ist das Risiko das Gleiche wie mit den Originalnetzteilen. Ein wirklich gutes Netzteil erkennt, wenn der Schalter ausgeschaltet wurde und trennt die Versorgung für eine gewisse Mindestdauer. Ich habe mich für eine Sekunde entschieden. Wer also seinen C64 im Karate-Stil aus- und wieder einschaltet, erlebt eine Sicherheitsperiode, die es den Kondensatoren im C64 und seinen Erweiterungen erlaubt, sich auf sicheres Niveau zu entladen. Nach einer Sekunde wird die Versorgung wieder eingeschaltet und der Computer startet wie erwartet.
Es gibt noch mehr, was ein Netzteil tun kann, und es wird noch technischer. Im Folgenden beschreibe ich etwas, das den Tod von tausenden CIA-Chips erklären könnte. Ich glaube, dass das zuvor noch nicht dokumentiert wurde, lasse mich aber gern eines Besseren belehren. Ich weiß, dass die C64 Community immer sehr streng darauf achtet, der richtigen Person Anerkennung auszusprechen - ich werde also erst dann behaupten, dass ich diesen Fehler entdeckt habe, wenn es unabhängig bestätigt wurde, dass es sich um eine neue Erkenntnis handelt.
Um dieses Problem zu verstehen, müssen wir wieder auf den Schaltplan des C64 schauen - diesmal auf den Teil der Schaltung, der das TOD-Signal generiert. TOD steht für "time of day". Es ist das 50/60Hz Signal, das aus der Netzspannung gewonnen wird. Es wird an beide CIA-Chips geführt. So wird es im C64 generiert:
R37 ist hier mit 6.8kOhm angegeben, aber in anderen Versionen des C64 geht es bis auf 2,7kOhm herunter. Dieser Widerstand hat die Funktion, eine mehrfache Erkennung einer Flanke zu verhindern, was die TOD-Uhr ungenau machen würde. Dies birgt jedoch das Risiko, dass eine negative Spannung an die TOD-Pins geführt wird. Die 9VAC-Leitung hat durch den Gleichrichter CR4 (im oben gezeigten Ausschnitt) schon einen festen Bezug zur System-Masse (GND), aber die Dioden in diesem Gleichrichter sind nicht ideal - es handelt sich um Dioden aus der Praxis, die einen typischen Spannungsabfall von 0,7V in Durchlassrichtung haben. Dieser Spannungsabfall kann unter Last auf 1V steigen. Das hat zur Folge, dass das TOD Signal deutlich unter den GND-Pegel fallen kann, wenn der C64 mit einem herkömmlichen Trafo für die 9V Wechselspannung betrieben wird, wie in diesem Oszilloskop-Screenshot zu sehen:
Hier ist deutlich sichtbar, dass das TOD Signal an den CIA-Chips den sicheren Bereich (grün) über beträchtliche Zeiträume verlässt. Schaut man ins Datenblatt der 6526 CIA Chips, findet man diese maximal zulässigen Werte:
Hier ist zu lesen, dass die kleinste Spannung, die im Extremfall an den Chip angelegt werden darf nur -0,3V sein darf. Die Messung oben bedeutet also, dass ein C64, welcher mit seinem Originalnetzteil, oder einem anderen Netzteil mit herkömmlichem Trafo betrieben wird, die CIA-Chips einem unnötigen Risiko aussetzt, da das TOD-Signal die Grenze um mehr als das Doppelte überschreitet. Die gute Nachricht ist: Das iComp C64 smart supply stellt sicher, dass an den CIA-Chips nie eine negative Spannung anliegt - nicht einmal die knapp-sicheren Werte von -0,3V. Warum nur "knapp sicher"? Dafür muss der Kommentar aus dem Datenblatt (frei) übersetzt werden:
QuoteBelastungen oberhalb der unter „Absolute Maximalwerte“ aufgeführten Werte können den Chip dauerhaft beschädigen. Es handelt sich hierbei lediglich um Belastungsgrenzwerte. Der funktionelle Betrieb dieses Chips unter diesen oder anderen Bedingungen, die über die in den Betriebsabschnitten dieser Spezifikation angegebenen Werte hinausgehen, wird nicht gewährleistet. Längere Einwirkung von Bedingungen oberhalb der absoluten Maximalwerte kann die Zuverlässigkeit des Chips beeinträchtigen.
Mit anderen Worten: Selbst wenn der Chip nur diesen maximalen Grenzwerten ausgesetzt wird, besteht bereits ein Risiko. Das originale Commodore-Design und jedes Netzteil, welches mit herkömmlichen Transformatoren arbeitet, setzt den Chip einer Spannung aus, die die Grenze um mehr als das Doppelte überschreitet. Das iComp C64 smart supply sorgt dafür, dass keine negative Spannung die CIA Chips erreicht:
Ich habe diese Erkenntnis bereits mit Dave Haynie besprochen, als er im Oktober 2025 auf der Amiga40 Messe in Deutschland Ehrengast war. Ich sagte, dass ich glaube, dies könnte der Grund sein, warum CIA Chips generell als "sehr empfindlich" eingestuft wurden. Damals glaubte jeder, dass die Chips mit statischer Entladung an den User- und Joystickports nur schlecht umgehen konnten, aber ich denke, dass die Chips schon immer außerhalb ihrer Spezifikationen betrieben wurden. Dave lächelte nur und sagte "könnte sein, könnte sein!". Ich möchte jedoch nicht behaupten, dass ich *den* Grund gefunden habe, warum CIA Chips scheinbar wie die Fliegen sterben, aber ich denke, dass ich einen Punkt gefunden habe, an dem eine Verbesserung gemacht werden sollte - einfach nur mit der Wahl des richtigen Netzteils für Deinen wertvollen Commodore.
Es gibt noch ein weiteres wichtiges Maß für die Qualität eines Netzteils: Die Restwelligkeit ("ripple"). Das ist der Fachbegriff für die Gleichmäßigkeit der 5V-Schiene. Commodore hat diesen Wert sehr streng mit 50mV oder besser für den C64 festgelegt. Dabei bedeutet "besser" in diesem Fall "weniger": Die 5V schiene darf demnach über die Zeit nur um maximal 0,05V "wackeln". Commodore hat diesen niedrigen Wert gewählt, weil der Computer unter dieser Bedingung viel stabiler läuft. Darüber hinaus sind die späteren "kurzen" Boards (auch "Aldi-C64" genannt) empfindlicher gegen Schwankungen auf der 5V-Seite, denn dort macht es sich in der Bild- und Tonqualität bemerkbar. Die Werbung für "moderne" C64-Netzteile spricht oft von "Ripple-Filtern", aber selten von echten Zahlen für diesen Wert. Das sollte für den informierten Käufer schon ein Warnsignal sein: Wenn man einen Filter in der 5V-Schiene benötigt, hat man ein Problem an der Quelle und versucht mit dem Filter, das Symptom eines schlechten Designs zu maskieren. Mein Ansatz ist, den Filter gar nicht erst zu benötigen, sondern es einfach an der Quelle richtig zu machen. Das gibt mir genug Selbstbewusstsein, um mit einer harten Zahl zu werben: Das iComp smart supply hat weniger als 40mV Restwelligkeit auf der 5V Schiene. Damit ist beste Ton- und Bildqualität bei maximaler Stabilität sichergestellt.
Nimmt man all' diese (zugegebenermaßen sehr technischen) Gründe zusammen, bleibt nur der Schluss, dass ein gutes C64-Netzteil "smart" sein muss. Dazu gehört:
- es muss sicher sein, Strom Netzseitig ein/auszuschalten
- eine minimale aus-Zeit muss sichergestellt sein um CMOS Bauteile vor einem latch-up zu schützen
- ein herkömmlicher Trafo muss aus Effizienzgründen vermieden werden
- es dürfen keine negativen Spannungen im Computer erzeugt werden können
- Der Netzteil-Anschluss im C64 muss innerhalb sicherer Parameter betrieben werden
- 9V Wechselspannung sollte als echte Sinuswelle mit Quarzgenauigkeit erzeugt werden
- kontrolliertes Ein- und Ausschaltverhalten in allen Betriebszuständen
- geringe Restwelligkeit, die die strenge Vorgabe von 50mV erreicht oder unterschreitet
Nicht zuletzt ist die smarteste Entscheidung, die man für ein wertvolles Sammlerstück treffen kann, eine Versicherung. Produkte der firma iComp sind von einer Produkthaftpflichtversicherung abgedeckt. Falls wir also irgendetwas grandios vergeigt haben sollten, das zu hohem Schaden führen könnte, ist da jemand, der über weitaus mehr finanzielle Ressourcen verfügt als iComp.
Das iComp C64 smart supply ist eine zweiteilige Lösung: Das bekannte 12V/2A Netzteil mit internationalen Wechsel-Adaptern (wie schon zuvor von unserer Produkthaftpflicht für die C64 Reloaded Boards freigegeben) und ein Konverter, der direkt in den C64 gesteckt wird. Dadurch werden Kabelverluste eliminiert, weil es zwischen Konverter und C64 einfach kein Kabel gibt. Vorhersagbare Verluste im Stecker und den Eingangsfiltern des C64 werden von unserer Schaltung berücksichtigt. Zwei Status-LEDs sind von oben sichtbar: Weiß wenn der C64 eingeschaltet ist, und grün-pulsierend, wenn er ausgeschaltet ist. Während der Sicherheitsphase nach dem Ausschalten blinkt die weiße LED. Mit einem Jumper im Inneren des Konverters kann zwischen PAL (50Hz) und NTSC (60Hz) für die 9V Wechselspannung umgestellt werden.
Eine Version für die Floppies 1541-II und 1581, sowie den C65 Computer wird ebenfalls erhältlich sein:
Diese Version hat weniger "smarte" Features, da es weder in den Diskettenlaufwerken, noch im C65 so komplexe Spannungserzeugung gibt, bei der so viel Raum für Fehler ist wie beim C64.
Das C64 Smart Supply wird erstmalig auf der Revision 2026 in Saarbrücken zum Kauf angeboten. Danach werden Bestellungen in unserem Shop angenommen.
Jens
(*): oft als "REU" bezeichnet, obwohl dieser Begriff auch Erweiterungen ohne DMA einschließt (z.B. GeoRAM), die weniger Strom benötigen.
(**): der C64 Stromanschluss ist eine Standard DIN Buchse, die für maximal 1A pro Pin spezifiziert ist. Es gibt zwei Pins auf denen 5V liegt. Das Originalnetzteil verwendet nur einen dieser Pins, wobei eine Erwärmung durch 50% Überlast einkalkuliert wurde. Unser Netzteil erlaubt die gleiche Überlast auf beiden 5V-Pins um den maximalen Strom zu verdoppeln.
(***): Das ist nach bis zu 44 Jahren sehr wahrscheinlich: Die Eingangskondensatoren sind hohem Ripple ausgesetzt, was zu verstärkter Alterung führt. Dagegen ist Ripple an den Ausgängen dieser Regler praktisch vernachlässigbar.
