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稳定与效能兼得 顶星防ESD系列主板简析


分页浏览|全文浏览    【CNET中国·ZOL 原创】 作者:刘一非 | 责编:刘宇峰     评论
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“ESD”究竟是什么?

  即便是在用户消费行为日趋理性化的今天,系统的绝对效能和稳定长效仍是一对并不容易调和的矛盾体。考虑到现时主板芯片组对于系统影响已并不算明显,因此如果你不是效能狂人,稳定长效才是才是绝大部分用户所最为需要的。

  来自全球最大的半导体生产制造商Intel所提供的相关资料表明,“ESD”已经成为影响PC稳定长效的最大隐患,将近五成左右的PC故障均是由“ESD”所导致,“ESD”对PC及其组件所造成的损害已经不容小觊。那么,一再所被我们提及的“ESD”究竟是什么?引入防ESD设计的主机板会有哪些好处?未通过防ESD设计的产品又会有怎样的隐患存在?读者将通过本文找到上述三方面问题的答案。

  所谓“ESD”,是Electro-Static Discharge英文缩写,中文含义为静电释放。两个带不同静电电平的物体,通过直接接触或静电电场的作用会使两物体的静电电荷发生位移,当静电电场达到一定能量,之间的介质被击穿而产生放电,这就是ESD的全过程。详细言之,两种物体之间摩擦时,一种丢失电子,一种收集电子。丢失电子即为正充电。静电是一个物体上的非移动的充电,有静电的物体会在适当条件下释放掉充电,回到中性(人体有时接触们把手时产生火花,就是一种静电放电)这种冲电释放就是ESD,即静电放电。

  其实,静电在生活中是无处不在的,因此ESD也经常发生,大到电闪雷鸣,小到脱毛衣时迸出火花,都属于此列。我们可以根据不同的现象简单判断ESD的强弱,当放电电压低于3KV时,ESD过程会发生但我们不会感觉到,电压大于3KV时,人体有轻微麻麻的感觉,当电压大于6kv时,我们会听到“劈啪”的放电声,而当电压大于8KV时,同时还会伴随快速的电弧火花出现了。

  在我们今天所探讨的PC范畴内,ESD更是频繁出现的无形杀手,其主要表现为:1、雷击或其它静电放电导致网卡损坏;2、芯片组烧毁,如由于USB接口的ESD问题引起南桥烧坏;3、I/O接口问题导致主板上的元件损坏,如三极管烧毁;4、系统出错,重启,硬盘数据丢失等。

  当然,为了防范ESD日益严重的危害,我国在1998年发布了GB/T-17626.2(对应国际标准IEC61000-4-2)电磁兼容 静电放电抗扰度试验标准,它详细规定了ESD的级别判定,测试环境和测试方法,并作为CCC认证的一个标准在2002年5月1日开始实施。

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防ESD设计对主机板会有哪些好处?

  曾经生产出中国大陆第一片网卡Modem以及第一台自主研发笔记本电脑顶星科技自1998年推出自有品牌系列主板以来,一直保持着较快的增长速度。作为内地少数具有独立研发能力的主板制造商,顶星科技其实很早就认识到ESD问题的严重性。为了避免ESD对主板的损害,顶星从原理图设计开始,对每个module,如网卡、SIO、 I/O等接口都会按照严格的标准设计,凭借研发团队的强大实力,从电路原理的设计上做到最大的优化:

  1、在RJ45接口线路处,采用双高频高压电容,即使雷雨天气也能确保网卡和周边设备(显卡CPU等)的安全;2、顶星USB电源输入采用一个FUSE保护二个USB接口;3、VGA和USB信号线,以及reset信号等重要位置,都要求上满防护ESD的二极管;4、对于网卡和声卡等很容易受ESD破坏的IC,要求在每个电源输入pin脚都会给一颗高频滤波电容,保证其不受瞬间高压脉冲烧坏。

在此,我们可以将顶星防ESD主板的优势及其作用大致归纳为如下五点:

  1、开机、复位等重要信号的静电防护:在开机信号上加上专用防静电Diode(二极管),这样一来无论是正电还是负电都会很快的释放掉及钳制在一个很小的范围内,起到一个很好的保护作用。复位也类似这种情况。

  2、USB接口静电防护:在信号线上加上防EMI的choke和专用防静电的Diode(二极管),如此处理之后,拔插USB设备时可有效防治ESD损害。

  3、VGA接口静电防护:在RGB、HSYNC、VSYNC信号上加上专用防静电的Diode(二极管),无论是在开机状态下还是关机时,插拔显示器时可有效防治ESD损害。

  4、网卡防雷击方案:除提供网卡Connector自带的防雷击方案,另外加上PCB布线时网卡接口处接地的特殊处理,更加有效的防治雷击对主板的损伤

  5、PS/2防ESD处理:除了对信号线加防ESD电容外,PCB布线时也特殊处理接口部分。有效防治拔插时ESD对主板的损害。


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顶星H-965PN

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顶星H-NF5AK

  顶星科技在ESD防护设计上,除了上述在主板电路方面进行有效改善之外,尤其在PCB布线时注意元器件,I/O接口的摆放及其走线。在ESD敏感区域,例如在I/O接口区域,使用了“隔离地”“环形地”等布线方法。特殊信号,如复位,中断和控制信号通过高频滤波,远离输入输出电路,远离PCB板边缘的处理方法,有效防治了ESD损害。

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未通过防ESD设计的主板存在怎样的隐患?

  各主板厂商为了预防ESD问题也纷纷开始制定自己的测试等级和试验方法,然而ESD防护是一个系统的过程,从主板前期设计,元器件的储存,搬运,到SMT,DIP上线,包装出货,维修,最后到客户使用,每个环节都不允许疏漏和失误。从制造过程看ESD,对于有一定规模和实力的厂家基本能做到符合规范,不会有太大隐患,但从前期关键的设计角度来看,各厂商的做法就是良莠不齐,由于主板行业竞争激烈,为了压低成本追求更多利润,很多厂商简化ESD电路甚至完全摈弃,这种不负责任的做法导致板子到客户手里后很容易就会出现故障或报废。

顶星防ESD主板相比,无防ESD设计的主板产品所存在的安全隐患同样可以大致归纳为如下五点:

  1、若没有合适的静电防护,有时在开机瞬间就很有可能把Super I/O毁坏,以致电脑不能正常工作。(因为人体所带的静电每时每刻都存在只是因体质大小不同,在开机的瞬间它会传到Super I/O里,把Super I/O击穿)。

  2、USB设备的种类是越来越多,像这种支持热插拔的设备在插拔的过程中是很容易产生静电的。严重的话很有可能会把南桥击穿。以前就出现过这种情况,在用HP的一款打印机(插拔时),USB信号线上的杂信达到40多伏,南桥很容易被击穿。

  3、在受到干扰时,尤其是静电的影响。轻则显示效果比较差,严重的话北桥和显示器都很有可能毁坏。

  4、如果防雷击没有做好的话,在打雷闪电的时候网卡很容易被毁坏。

  5、PS/2过流保护、EMI、ESD对键盘鼠标的保护作用都很重要,如果ESD保护措施没做好,静电测试时键盘很容易毁坏。

结语:


稳定与效能兼得 顶星防ESD系列主板简析
顶星科技工业园区

  作为国内知名的主板大厂,顶星显然不会使上述情况出现在自身主板之上。顶星有着自己标准的实验室和专业静电模拟发生器(俗称静电枪),要求ESD测试人员严格参照国标试验方法操作。分别模拟用户在使用主板时环境中的ESD对主板的影响,利用静电枪对容易受静电损害的部位进行电枪放电测试,电压范围分别从+/-4KV、+/-6KV、+/-8KV到+/-15KV,每个电压档位至少20次(高于国标中的10次),经过电压放电后系统正常的主板才被视为通过。这种ESD模拟试验以前只有笔记本或品牌机准系统厂商才会用到,应用到单独主板上的例子很少,目前大多数主板厂商没有自己的实验室和静电枪,也不要求做ESD模拟试验,可以看出顶星科技在这方面是处于遥遥领先的位置的。

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