7.2 Понижение напряжения

Летом во многих странах увеличивается потребление электроэнергии, которая расходуется на кондиционеры, поэтому многие энергетические компании сталкиваются с трудностями. (У нас это происходит зимой, т.к., во-первых, уменьшается световой день, во-вторых, электроэнергия расходуется на отопление.) Иногда это приводит к значительному понижению напряжения сети

Блок питания пытается обеспечить своих потребителей постоянным напряжением. Если напряжение на входе падает, то для обеспечения неизменного напряжения на выходе (внутри ПК требуется увеличить ток, потребляемый от сети. Поскольку мощность, потребляемая компьютером неизменна, то должна быть неизменной и мощность, потребляемая блоком питания. Если напряжениями питания упало, значит, необходимо увеличить ток, поскольку мощность равна произведению тока на напряжение. Увеличение тока приводит к перегреву деталей.

Подавитель всплесков в этой ситуации не поможет. А вот стабилизаторы сетевого напряжениями помогут, поскольку в них используется коммутируемый автотрансформатор, позволяющий реально увеличить напряжение на выходе. То же самое можно сказать и об источнике бесперебойного питания (UPS), помогающем решить значительное число проблем, связанных с отключением сетевого напряжения.

8. Электростатические заряды

Электростатические заряды хорошо знакомы всем. Вы можете создавать и накапливать электрические заряды. Это происходит по двум причинам. Во-первых, человеческая кожа - хороший диэлектрик. В сухом состоянии ее сопротивление достигает 500 000 Ом; если кожа влажная, сопротивление может упасть до 1000 Ом. Во-вторых, в окружающей среде также находится достаточное количество хороших диэлектриков: пластиковый пол, ковры, мебель и воздух. Чем ниже влажность воздуха (а зимой в теплом помещении влажность может снизиться до 20 % и даже ниже), тем хуже он проводит электричество.

Если потереть один диэлектрик о другой, то на них возникнут электрические заряды. Величина этих зарядов зависит от индивидуальных свойств каждого диэлектрика. Разность этих зарядов (потенциалов) как раз и измеряется в вольтах.

Статическое электричество может легко повредить микросхемы. Для некоторых микросхемой достаточно 200 В статического электричества. Человек заметит статическое электричество, если разность потенциалов достигнет 2000 В.

Пройдя по ковру в комнате, вы легко можете накопить потенциал в 50 000 В. Взявшись за металлическую ручку на двери, вы почувствуете электрический удар. Почему же вы остались живы, ведь 50 000 В - это огромное напряжение? Очень просто. Мощность, выделяемая в момент прикосновения, крайне невелика. Объяснение ее малости чрезвычайно простое. Для того чтобы зарядить какой-то предмет, вы потратили определенное количество энергии. Полученный заряд не может иметь больше энергии, чем вы потратили на его создание - это очевидно. Но поскольку заряд имеет мало энергии, то и воздействие такого заряда будет слабым. Такое объяснение достаточно примитивно, но наглядно, так что можете не бояться сотен тысяч вольт.

Почему же статическое электричество повреждает компоненты ПК? На печатных платах уста­новлено много микросхем, которые можно повредить повышенным напряжением, даже если ток мал. В настоящее время чаще всего используют микросхемы двух типов: CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor - комплиментарный метал-оксидный полупроводник (КМОП)) и TTL (Transistor-Transistor Logic - транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)). ТТЛ - более старое семей­ство микросхем и более быстрое (по крайней мере, потенциально), по сравнению с КМОП. Однако у ТТЛ-микросхем есть крупный недостаток - они потребляют много энергии, гораздо больше, чем КМОП. Поэтому они сильнее греются, и когда на основе ТТЛ-схем стали делать процессоры, оказа­лось, что некоторые из них не могли рассеять выделяемое тепло и разрушались (8088 - это ТТЛ-процессор, а 80386 - КМОП). Микросхемы ТТЛ имеют общий идентификационный признак - их обозначение начинается с цифры 74, например 7446,7400 и т.п.

В настоящее время и процессоры, и память изготовляются по технологии КМОП. Теоретически они медленнее, чем ТТЛ, но потребляют гораздо меньшую мощность.

Именно поэтому процессоры и память делают по технологии КМОП.

С другой стороны, они гораздо чувствительнее к статическому электричеству. Причина этого кроется в том, что в КМОП-технологии для изоляции управляющих областей полупроводниковых элементов используется очень тонкий слой искусственно созданного диэлектрика - чем он тоньше, тем лучше параметры полупроводникового устройства. Этот тонкий слой может быть легко поврежден электрическим разрядом, если не предпринять специальных мер. - Прим, ред.) Когда вы прикасаетесь к микросхемам или плате между ними, проскакивает маленькая голубая искорка. Это не очень хорошо для чипа, и она если и не убьет его сразу, то "здоровья" ему поубавит. Поэтому прежде, чем прикасаться к микросхемам и платам, следует снять с себя эти заряды. Можно прикоснуться к чему-нибудь метал­лическому и заземленному (прикасаться к корпусу ПК не надо, т.к. он, чаще всего, покрашен), а лучше всего — к блоку питания.

Однако в целом это не выход. Требуется нечто более автоматизированное. Можно воспользоваться:

• увлажнителем воздуха;

• аквариумом;

• ковром с антистатической обработкой;

• антистатическими ковриками, подложенными под компьютер;

• антистатическим дезодорантом - для себя.

С точки зрения комфорта, первый способ предпочтительнее. Достаточно повысить влажность до 50 % - и вы избавитесь от проблем.

Один из лучших способов снятия статического электричества - использование антистатического браслета. Этот браслет крепится к запястью и присоединяется помощью зажима типа крокодил к заземлению. Между зажимом и браслетом включен резистор, который ограничивает ток разряда и увеличивает время разряда (от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд). На некоторых предприятиях в Силиконовой долине служащих могут уволить, если они не наденут браслет при работе с высокотехнологичным спутниковым или военным оборудованием.

Если вы работаете с электронными компонентами, помните о мерах безопасности.

• Наденьте антистатический браслет.

• Понижайте величину накопленного статического заряда, передаваемого микросхеме, постукивая по металлу, - примерно так человек постукивает по дереву.

• Уменьшите риск зарядиться статическим электричеством из воздуха. Даже если вы наденете антистатический браслет, вам следует позаботиться об удалении вещей, способствующих росту статических зарядов. Если вы носите одежду из акрила, снимите ее. Также откажитесь от ношения акриловых носков, если вам приходится стоять на полу без резинового коврика под ногами, а длинные волосы связывайте в пучок на затылке.

• Не кладите электронные компоненты на места, имеющие высокий статический потенциал, например, на ковровое покрытие, если оно не обработано антистатиком или влажность в поме­щении низкая. Не надевайте акриловый свитер при работе с чипами. Ботинки - только из нату­ральной кожи. Если обстановка позволяет, смените носки и обувь.

• Не берите чипы в руки без необходимости. Чем меньше вы их держите в руках, тем меньше веро­ятность их выхода из строя.

• Для хранения и транспортировки чипов используйте антистатическую упаковку.

• Если возможно, берите компоненты только за корпуса. Старайтесь не прикасаться к выводам микросхем.