告别主板“静电门”事件

最近编辑部邮箱中收到一位读者的紧急求助，原文如下：

-----邮件原件-----

发件人: XX [mailto:]

发送时间：2007年8月10日 14:49

收件人：

我买了近一年的电脑，处理器是奔腾D 805，内存为512MB，硬盘为80GB，i915G的主板，后来升级了一块GeForce 6600GT显卡。这些天在玩《魔兽世界》游戏的时候，发现机器一卡一卡的，然后有时突然黑屏，起初以为是显卡的问题，后来换上同宿舍的显卡，问题依然反复出现。现在非常着急，希望编辑部GG能帮帮我。

敬礼！

MC的忠实读者

2007年8月10日

经典回顾：2004年12月7日，某一线品牌主板发生因南桥烧毁而遭客户投诉。

问题描述：2004年11月至2005年第14周Intel供应的南桥，因某一线主板的ESD(防静电保护)较低，导致使用Intel ICH4/ICH5的主板经常出现USB接口无效或烧毁的情况。

问题特征：

1.烧南桥的事故从2004年5月开始出现，到当年10月大量发生；

2.集中在Intel ICH4和ICH5南桥上；

3.起因绝大多数是由于使用USB设备，如：DV、摄像头、移动硬盘、U盘、MP3、打印机，没使用USB设备的占极少数；4.正常使用中突然死机，重启不亮；插拔USB设备时死机，重启不亮。

收到这封邮件后，MC编辑部GG们经过一番热烈的讨论，最终达成一致的看法：遇到这类问题，在排除了电源的故障之后，问题很可能出在主板上。只是由于这位读者没有交代进一步的问题特征，给我们排查故障带来了很大的麻烦。后来当我们与该读者取得联系，咨询了详细的情况后，其中一个细节引起了我们的注意，这位读者说：“我记得有两次在用键盘时被电到，后来也没出现过，非常奇怪。”这顿时让编辑部的GG们联想到当年ICH5南桥“静电门”事件……

当年轰动一时的ICH5南桥烧毁事件，现在回忆起来依然历历在目，而上述读者遇见的问题似乎与当年的“静电门”有异曲同工之妙。在用户消费行为日趋理性化的今天，系统的稳定长效还是值得重视。其中主板作为作为整个系统的硬件载体，它的稳定性尤为关键。因此如何提高主板的稳定性也就成为诸多厂家争相研究的课题。顶星科技秉承“稳定至上”的理念，经过辛苦研发终于得出了一整套ESD防静电技术，让我们可以彻底告别“静电门”事件。

不可小视的ESD

所谓的“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。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1 9 9 8 年了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。

防ESD设计的细节

曾经生产出中国大陆第一片网卡和Modem以及第一台自主研发笔记本电脑的顶星科技很早就认识到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，对每个部件，如网卡、SIO、I/O等接口都会按照严格的标准设计，从电路原理上做到最大的优化：

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.USB电源输入采用一个FUSE保护两个USB接口；3 . V G A 和USB信号线，以及r e s e t信号等重要位置， 都要求上满防护E S D 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。

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外，在ESD敏感区域，如I/O接口区域，则使用了“隔离地”“环形地”等布线方法。而对于特殊信号， 如复位、中断和控制信号通过高频滤波，则远离输入输出电路和远离PCB板边缘的处理方法，都能有效地防治ESD给系统带来的损害。

防ESD主板的特性

当前各大主板厂商为了预防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，很多厂商都简化ESD电路甚至完全摈弃，这种不负责任的做法导致主板到用户手里后很容易就会出现故障或报废。

与顶星防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。

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。

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，静电测试时键盘容易毁坏。

写在最后

回到文章开篇提到的那个问题，综上所述是由于主板设计上没有采用相应的静电保护电路才导致用户在使用设备时出现故障。从问题分析来看，主板的保护措施应属主板厂商所考虑的问题，而不应由用户来负担。如果在主板上稍下工夫就可以避免这样的问题发生，为什么主板厂商这么简单的问题也不去做？这个问题值得每一个主板设计人员好好思考。