小细节影响本本可靠性

技术天地

最近我们收到很多关于笔记本质量方面的信件,读者们对如今的可靠性设计表示怀疑。毕竟,只有高可靠的设计,才能降低笔记本使用故障率。这不仅能够保证使用者的投资,更能够减少厂家的售后压力,维护厂家的口碑。实际上,一些高可靠性设计我们已经非常熟悉了,例如金属外壳,可增强笔记本的强度;防滚架,让笔记本在碰撞后还能生存下来;APS硬盘保护,机械硬盘的数据保护神……实际上,可靠性设计贯穿着笔记本设计的始终,一些小细节往往影响笔记本的可靠性。

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不能全靠外壳防电磁干扰

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金属外壳和塑料壳+屏蔽板是笔记本整体防电磁干扰的主要手段

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声卡芯片紧挨输出口,远离主干扰源

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无线网卡依靠开放式接收天线(上)和屏蔽罩(下)等手段防止电磁干扰

说起电磁干扰,大多数人想到的是使用金属外壳或是在塑料外壳上镶嵌金属板,以避免笔记本电磁辐射泄漏出去。这种方式固然是笔记本整体防电磁干扰的好办法,对于笔记本内部的电磁干扰,却无能为力,要知道,笔记本内部不少部件对于电磁干扰是极为敏感的,声卡在电磁环境下易产生噪音、屏幕被干扰后易影响图像、无线网卡在电磁干扰环境下会彻底罢工。

要解决这些问题,主板的布局相当重要,一款设计出色的主板,其声卡芯片总是偏居一隅,尽可能靠近音频输出接口,而远离CPU、显卡等高耗能、强干扰元件,其原因很简单,电磁干扰的强度与距离的平方成正比,尽可能远离主干扰部件,就可以减少电路被干扰。而在音频系统中,模拟信号是干扰的重灾区,因此,声卡芯片在对音频信号解码后,模拟信号要尽快输出,才能减少干扰,这也就是声卡芯片要紧挨输出口的原因。

而在显示器信号端口上,我们可以发现很多显示器的接口是金属做的,这样做的原因主要是,在电磁干扰环境中传输时,外部的屏蔽层会出现干扰电流,此时,使用金属口插座,可以迅速将干扰电流入地,避免其干扰显示信号,从而保证画质。

相对而言,无线网卡、蓝牙等设备的电磁设计就更复杂了,一方面,这些设备要依靠接收电磁信号才能够工作;另一方面,杂散信号的电磁干扰又会使其接收灵敏度降低,甚至彻底罢工。在这种情况下,现有的笔记本无线设备大多采用三步走的方式来工作。首先,将天线设置在笔记本屏幕这个电磁干扰较小的地方,这样,可以提高信号接收,而在传输过程中,使用的则是屏蔽线缆,以避免在传输过程中的电磁干扰。而在无线网卡上,更是使用了屏蔽罩,将整个无线网卡的核心罩在里面,以避免显卡核心在编译码时因干扰而产生错误。正是采用了开放接收、屏蔽传输和解码的方式,笔记本才能在电磁干扰环境下接收无线信号。

电容品质左右本本寿命

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贴片式固态电容和铝电解电容在笔记本上是常态(左),而普通电解将影响到笔记本的可靠性(右)

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普通电解电容的温度-寿命曲线图

毫无疑问,笔记本内使用的元件寿命决定了笔记本的寿命,这些元器件中,芯片、电阻、电感的品质是相对稳定的,而电容的品质,则存在较大的差异。应该说,固态贴片电容是笔记本的最佳选择,毕竟,其寿命长,可承受高温的特性更适合于散热较差、内部拥挤的笔记本。当然,贴片式铝电解电容的出现也可以理解,毕竟,其耐压更高,在笔记本的某些部位,还是要使用这样的电容的。而其自身的高温特性也不差,一般不会影响到笔记本的可靠性。

可普通电解电容出现在笔记本上,就有些说不过去了,毕竟,普通电解电容在高温下,其寿命会急剧缩短,温度每提高10℃,寿命将缩减一半。而笔记本内部温度往往较高,在这种情况下,普通电解电容一般只有一万小时左右的寿命——在重负载条件下使用两年,与笔记本的保修期基本相当。而后,使用者只能自求多福了。元件自身不可靠,还如何能谈笔记本的高可靠性呢?

而更可怕的是一些笔记本在设计之初,就采用了最小化设计,其电容容量,毫无余量。这样,在笔记本全新时,电容还能满足滤波需求。但随着使用时间的延长,电容容量必然会有所减少,这就令笔记本在满负荷工作时,电源纹波会增加,供电不足,从而引发笔记本不稳定、死机或速度变慢等问题。这也正是一些笔记本越用越慢的一个原因。因此,在设计时各部件须留有一定余量,而不是让它们满负荷工作,也是保证笔记本可靠性的一大要素。

防弯曲、增强度的另类做法

说起强度,大家首先想到的就是外壳材质。的确,笔记本外壳强度很重要,但却难于为主板提供贴身防护,在这种情况下,如果我们只是手持笔记本的一角,在重力作用下,笔记本易发生轻微变形,而反复的形变,将可能导致笔记本主板的铜箔断裂、焊点脱落,从而造成笔记本损坏。

在这种情况下,防滚架无疑是最好的选择,它能够紧紧锁住主板,避免其变形。从而提高笔记本的可靠性,但防滚架不仅会提高笔记本的价格,更会让笔记本增重,这就使其无法应用在追求极致轻薄的Ultrabook上。我们可以看到包括MacBook Air在内的不少超薄本都采用了一种做法,即将电芯装在一个框架内,再依靠框架将笔记本支撑开,这样,就起到了类似防滚架的作用,当我们手持笔记本一角时,力量将被迅速分散,避免局部应力集中而让主板出现形变。同时,电池扣具往往做成不规则装,这样可以更好锁住主板,减少其变形。

如果你仔细观察,还可以发现Ultrabook的CPU、主板、显卡等主要芯片的四个角上,还使用了胶水进行固定,这也是增加整机可靠性的一种方法,毕竟,这些芯片在工作时,温度往往较高,此时,焊点的强度会降低,再遇到主板发生轻微变形,焊点就很容易出现脱落的情况,从而引发电脑故障。而在使用胶水辅助固定后,即便主板出现变形,承力点也在胶水上,这样,焊点就得到了保护,整机可靠性也就得到了不小的提升。

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框架式电池有利于分散作用力

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Ultrabook在主要芯片的四周用胶水增强固定