拔除USB设备时千万要小心,这样可能会烧毁你的865PE芯片组主板

      IT业界 2004-12-23 17:52
拔除USB设备时千万要小心,这样可能会烧毁你的865PE芯片组主板~! 有关“Intel主板易烧南桥”是近期市场中炒的比较热的话题,不少商户发现他们近期销售的Intel 865PE芯片组主板返修率直线上升,而且返修问题不只局限于某一品牌,很多品牌的865PE主板都有类似问题。返修主板的故障大多是南桥芯片烧毁,导致无法正常开机。而且巧合的是,这些损坏的主板在出现问题时都正在使用USB设备。由此,“Intel主板易烧南桥”的消息迅速在市场中传开。为了进一步了解事件的真相,我们特意去市场走访了一些商户,得到的答案与传言相符,大多数商家表示他们销售的865PE确实存在返修率提升,故障相似的问题(都是南桥烧毁)。而且返修的主板并不只是一些二、三线的品牌,不少一线大厂的产品也在其中。 [865主板为何连续烧毁?Intel南桥芯片惊曝BUG]

  回到网站,我们拨通了几个熟悉的主板厂商的联系电话,就这一问题向厂商方面进行了咨询。但是,我们得到的答案几乎一样。所有的厂商都表示,他们的865PE主板并不存在设计问题,而且返修率并不高,返修主板的数量一直控制在一个正常范围之内。。[厂商的声音:主板大厂披露“南桥烧毁”内幕]有关市场的传言他们也有所耳闻,并且引起了重视,也已经就此事向Intel方面进行了咨询,Intel方面则表示他们的南桥芯片并无设计问题。[还有好多网友碰到了这种情况……]

  看来从主板厂商方面打开缺口是没有希望了,毕竟因为与Intel的合作关系让大部分厂商在说话的时候需要小心谨慎。于是,我们打开搜索引擎和各大网站论坛,开始寻找可能存在的答案……

经过一番查找,我们在微星的客户论坛上看到了微星技术人员对于主板南桥烧毁置疑的回答,下面就是我们摘录的原文内容:

烧南桥问题的分析和建议:
  一、调查结果简述:
  1、烧南桥的事故从2004年5月开始出现,到10月大量发生。
  2、集中在Intel的ICH4和ICH5。
  3、起因??绝大多数是使用USB设备,如:DV,摄像头,移动硬盘,U盘,MP3,打印机。没使用USB设备的极少数。
  4、过程:1、正常使用中突然死机,重启不亮;2、插拔USB设备时死机,重启不亮。
  5、各品牌主板都有烧南桥的问题。

  二、分析:
  1、通过调查发现南桥烧毁基本上是一种随机和偶然的现象,比如使用U盘引起的,平时使用没有问题,不一定哪次使用就出故障,烧了南桥。引起这种随机毁坏南桥的祸首只能是静电放电(ESD)。静电对PC的危害,以前常见的是死机,重新启动等现象。到现在的USB2.0系统,出现了烧南桥的现象。因为现在各种USB接口的设备很普及,如DV,摄像头,移动硬盘,U盘,MP3,打印机等等。USB的优点是可以带电热插拔,但也正由于USB的热插拔,使用者会经常接触USB系统,于是就可能出现很强的静电放电(ESD)。根据IEC 61000-4-2测试标准,人体与金属等物品接触,产生的瞬间电压可达到7000伏。此电压足以烧毁有关的电子元件。而USB控制器和USB-HUB就在南桥内,所以表现出南桥烧毁。

  2、国际上有关USB数字式消费类产品和USB外设的标准要求必须有ESD防护功能,必须符合EMI标准的规定。就连机箱的前置USB插口也要有ESD保护装置。但是国内市场上早期的U盘、USB外设基  本都没有ESD保护。这是导致南桥烧毁的根本原因。有时也会导致USB设备烧毁,据调查,确实有DV烧坏的。现在这个问题已经引起各方面的重视,开始设计和生产有关ESD防护的装置,用于USB数字式消费类产品和USB外设,以及电脑主板上。我们微星也将给主板加ESD保护措施。

  3、USB1.1时代为什么几乎没有这种情况?一、那时USB接口的数字消费产品以及外设很少。二、USB(1.0/1.1)是低速传输,简单的EMI抑制电路就可以了。USB2.0是高速的数据信号传输设备,原来USB1.1的技术不能适用了。至于USB2.0用的EMI抑制电路和ESD保护装置正在开发中。Intel在有关文件中也是提出设计和测试建议,没有指定那种电路和装置。

  4、为什么烧南桥的集中在ICH4和ICH5南桥?
ICH4和ICH5南桥有USB2.0。Intel在他们的865和USB2.0设计指南中说ESD保护装置放在机箱的前置USB的PCB板上,可是我们的机箱前置USB的PCB板不是主板厂设计的,是一些小厂(或机箱厂)设计生产的。从来就没有考虑ESD这个问题。这也不能怪前置USB的PCB板设计,因为Intel没有指定用什么样的ESD,仅仅是说要经过测试不影响USB信号才可以。

  VIA的南桥对USB2.0控制器和HUB设计的比较好,防ESD能力强。所以很少有VIA的主板烧南桥的现象。所以,我们也不要迷信Intel。(作者:请大家仔细品味这句话的含义)

  三、面向用户的建议:
  1、向用户宣传插拔USB设备时,最好先释放静电,办法是使用USB设备时要小心,插入前接触一下接地的金属释放静电,然后触摸USB插头的金属部分通过人体释放静电。

  2、尽量不要购买低档的USB设备、传输线、USB数字消费类商品。现在高档次的一般有ESD保护功能。低档的都没有。有ESD的会标明:工业级防静电保护技术(PLL),比如汉方U盘。

  3、对于长期使用比较固定的USB设备,如打印机,尽量不要经常带电插拔。

  4、电源线路最好连接有安全地。就是三芯插座的中间那个插孔的接线最好真正的接地,可以泄放机箱内由各种原因产生的静电。

  5、微星急广大用用户之所急,早在一个月前就广泛调查,找出根源,并寻找解决方案。目前已经提出若干方案,正在分类测试,只要测试通过,就会投入生产,提供给用户,保护用户的利益。

  从微星技术人员的回答我们可以看出,实际微星已经认同ICH4、ICH5南桥存在设计缺陷的说法,只是迫于某些方面的压力不能正面回答。这个回答中关于建议用户使用安全USB设备的内容同样引起了我们的注意,虽然ICH4、ICH5南桥的烧毁有其芯片设计本身的问题,但是不规范USB设备的使用确实也是损坏主板的南桥的罪魁祸首之一。那么什么样的USB设备是不规范的呢?让我们继续往下看。

 针对现有不规范USB设备的使用,微星的技术人员在论坛里也提出了自己的建议。微星的技术人员建议用户对现有机箱USB前置面板做一些小的改造以减少主板出现烧毁的可能性。

  原文如下:
  机箱前置USB端口改进方法
  经过我们改进的机箱前置USB端口,用户使用十几天,没有再出现烧南桥的情况。现在我们把改进方法公之于众。但愿机箱厂家,稍微费一点工时,把前置USB端口外壳接地。
改进方法很简单,如下图:


  一般前置面板是用螺丝钉固定在机箱的铁壳前端的,所以这根地线另一端可以焊接一个铜垫圈,垫圈套在固定前面板的螺丝钉上,这样就可以确保前置USB端口外壳可靠的接地。

  还有的带PCB板的前置USB端口,其接地方式是通过USB的地线连接到主板的地线。如果装机时插错USB线、或者主板与机箱固定主板的地脚螺钉接触不紧密,也会造成接地不良。所以建议从PCB板的前置USB端口接地点焊接地线,然后连接到机箱铁板上。

  各位用户也可以自己动手加地线。对于烧南桥的用户,我们微星的维修部门也可以帮用户加地线。

  下图是焊接地线的前置USB端口

  我们已经学会给机箱前置USB端口接地线了,但是这是已经购买不符合规格设备后的被动修改,是没有办法的办法,而购买符合规格的USB设备才是最安全的选择。关于什么样的USB设备才是符合设计要求的,微星的技术人员也作出了说明。

    南桥杀手??不规范的机箱前置USB端口
  一、用户投诉南桥烧毁,微星工程师复现故障
  2004年12月7日,微星的一位客户因为南桥烧毁,投诉到微星售后维修部。由于微星非常关注此问题,特意请用户把整机带到维修部。在用户的配合下,微星的工程师见到了烧南桥的整机,并更换完好的主板进行故障复现检测。当连接了一种USB移动硬盘后,出现的现象是检测不到USB硬盘,同时桌面定格死机,再次开机显示器无反应,检查主板发现南桥已经烧毁。

  二、工程师进一步检测,简陋USB端口现身
  该用户使用的是某知名品牌机箱,再次更换主板,连接USB移动硬盘后,测量机箱的前置USB接口外壳的电压,上面竟然有+3V的电压。按USB2.0标准,USB端口的外壳应当接地,这3V电压从何而来?为追根寻源,工程师拆下机箱前面板,发现机箱的前置USB接口,竟然是非常简陋的一个接口,没有PCB板,仅仅是一个USB端口,用一个塑料架固定在机箱前置面板上,拆下来看如下图:

  从机箱拆下的前置USB端口,外壳没有接地。

  三、对比USB规范,前置USB端口需要
  在USB的规范中规定,前置USB端口需要安装在PCB板上,同时端口外壳接地。下面是规范的图纸及规范的前置USB端口。

  四、进一步测试,第二个杀手现形
  微星工程师又进一步分析测试,在这个USB端口插入其他USB设备,可以正常识别使用,没有出现烧南桥的故障。为什么偏偏插这个USB移动硬盘烧南桥?是否这个USB移动硬盘也有类似问题。于是检测它的USB插头外壳是否接地。这一检测,发现它也没有接地,测试结果如下图:

  也就是说当外壳没有接地的USB端口插入外壳没有接地的USB设备的时候将导致南桥烧毁。

  五、现场解决,用户认可
  故障根源找出,还需要解决。微星工程师把USB端口的外壳焊接一根地线,连接到机箱。然后再插入这个USB移动硬盘。系统立即检测到USB硬盘,一切OK。检测外壳电压,也没有导致故障的3V电压。用户当场看到问题解决,并且明白了原因在劣质的机箱前置USB端口。小小的前置USB端口,不安规范生产导,还有那个劣质的USB硬盘盒也不按规范生产(插头外壳没有接地),致大故障。

  六、USB端口接地,有其道理
  USB的传输信号是采用差分技术。D-和D+两根信号线传输的不是二进制的信号,是高频的、波动的电压信号。当D+电压大于D-时,代表二进制的1,反之是0。USB端口外壳是封闭的金属环。高频的、波动的电压信号通过这种封闭的金属环,就会产生感应电动势,反过来这个感应电动势又会影响USB的电压信号,导致过高电压,烧毁南桥里的USB电路,从而烧毁南桥。

  七、如何检测这种劣质USB端口的机箱
  很简单,用万用表的电阻挡,测量USB端口外壳与机箱的金属壳是否连通。不连通就是没有接地。

  八、补充
  近两天我们到市场调查,发现很多种机箱的前置USB端口的外壳没有接地,即使有PCB板的也不接地,包括那些很受用户欢迎的名牌机箱。考虑到机箱厂家的名誉,不在这里一一点名。请各位用户在选购机箱时,一定要用万用表测量一下。还请使用这种机箱的用户自己改造一下,把USB端口外壳接地。

  九、一个例证
  我爱南开站nkbbs.org上有一个帖子叙述道:“把一块15G的硬盘当移动硬盘用,使用的是IDE-USB转接线,USB 2.0,外置电源,使用过程中发现USB线在和机器USB口接触时,有细小火花产生,每次摩擦移动均有。以前使用光驱的时候,也发现光驱外壳带电。”

  注意:“USB线在和机器USB口接触时,有细小火花产生”,这就是没有接地出现的现象。这个用户分析是外置电源电源问题。是啊,善良的用户谁会想得到机箱的USB端口或者IDE-USB转接线的插头的外壳没有接地呢?

从微星技术人员提供的所有技术说明和友善提示来看,Intel ICH4、ICH5南桥容易烧毁的问题还是普遍存在的,其中最主要的原因是Intel在产品设计上并没有对静电击穿问题提出完善的解决方案(毕竟VIA、SiS和nVIDIA的芯片组没有类似的问题),主板厂商没有在主板上设计相关的保护电路也是导致南桥容易烧毁的因素之一,不符合规格的劣质USB设备更是促成南桥烧毁的催化剂。

我们继续引用微星技术人员的回答:

  符合规范的USB设备介绍
  烧南桥的第二个杀手是不规范的USB设备。这里说的不规范不是指是否有ESD保护,而是指USB插头的外壳是否接地。由于用户使用的USB设备我们不能拆卸,所以还没有不规范的给USB设备展示。现将我自己用的两个USB插头外壳接地的USB设备拆卸开,拍了照。

  第一个设备是常用的移动硬盘。我买的是移动硬盘盒,如下图:

  拆除外盒,如下图:

  USB插口的接地线,如下图:

  从图中可以看到USB插口的外壳焊接在PCB板的地线上,同时,USB的地线也焊接在PCB板的地线上。也就是说USB的地线和USB插口的外壳共地。

  两端的USB插头外壳通过USB线的屏蔽层连通,当插入USB线时,USB插头的外壳就可以接地了。

  第二个USB设备是USB TO IDE 线。这是一根很简单的线,如下图:

  拆开IDE端的塑料壳,如下图:

  连接到PCB板上一共有5根线,红(Vcc),白(D-),绿(D+),黑(GND),黑线(GND)。其中B是USB的地线,A是屏蔽层的地线。屏蔽层地线和USB地线共地。屏蔽层与USB插头的外壳连接。这样,USB插头的外壳就可以接地了。

  这样的USB设备由于插头的外壳接地,当插到机箱的USB插口时,外壳接地,由USB信号(高频正弦波电流)耦合产生的感应电压就会经过地线泄放。

  对于不符合规范的USB设备,我们有机会拆卸时,将拆卸后的分析提供给大家。

  对于已经购买使用这两款南桥芯片主板的用户而言,在Intel承认产品设计存在缺陷、并进行招回之前,应该尽快对现在使用的USB设备和机箱前置USB端口进行检查,并根据微星技术人员的建议进行改造,而且在以后购买USB设备时一定要注意是否有工业级防静电保护技术(PLL)认证。对于最近准备装机器的用户,除了要注意机箱前置USB端口是否有接地设计以外,我们建议最好不要购买使用ICH4和ICH5南桥的产品(有消息说只有2004年9月以后生产的芯片才有问题),目前普遍采用这两款南桥芯片的多是845PE、848P、865PE、875P主板。

  不过,喜欢Intel芯片组的朋友也不用太紧张,现在各大主板厂商已经采取了积极的应对措施,相信不久就会有具备保护电路的新款型号推出,到时候Intel fans就不用再担心南桥会莫名其妙的烧毁了。

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