深度揭秘:任天堂Switch為啥突然變磚?

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來源: 充電頭網 作者: 編輯:張思政 2019-08-13 09:58:12

內容提要:自從任天堂2017年3月份推出Switch游戲機以來,就一直存在游戲機變磚的客訴。大量的游戲玩家和工程師也就這個問題進行了分析

自從任天堂2017年3月份推出Switch游戲機以來,就一直存在游戲機變磚的客訴。大量的游戲玩家和工程師也就這個問題進行了分析。

C-FORCE作為全球首個推出Switch第三方視頻擴展配件的廠商,親歷整個事件的發展歷程,特就這個問題與大家進行深入的探討(因為對主機進行破解而被官方禁封的機器不在本文討論范圍)。

為了讓大家都這個問題更清晰,我們先來對Switch在故障後的問題進行分類:

1、徹底黑屏,或者卡在開機logo。

2、完全無法充電,或只有C口固定的一面纔能充電,但游戲正常運行。

3、可以充電也可以運行游戲,但是無法擴展到大屏顯示。

以上是三種常見的switch故障,其背後的真實原因是什麼,讓我們來詳細分析。

首先讓我們來看看USB-C接口的物理結構:

深度揭秘:任天堂Switch為啥突然變磚?

USB-C接口的物理結構

深度揭秘:任天堂Switch為啥突然變磚?

USB-C接口的邏輯結構

從圖一我們可以看出,USB-C接口內部的接觸pin比傳統的USB-A口要密集,當公頭和母座結合在一起的時候,相互之間的橫向應力,可能會導致相鄰的pin發生短路。

一旦發生這種情況,最有可能導致系統損壞的是圖2用紅色標記出來的VBUS,因為VBUS最高可達20V,跟4個VBUS pin相鄰的信號,一共有8個,分別是A3/A5/A8/A9和B3/B5/B8/B10,這8個信號可以分為三組。

第一組,A8/B8,為視頻信號輔助通道接入到視頻處理器的輔助通道。

第二組,A5/B5,為USB-C接口的CC信號控制通道,在Switch游戲機中接到內部的接口控制芯片M92T36。

第三組,A3/10/B3/B10,這組信號為高速音視頻信號傳輸通道,介入到Switch內部的視頻處理器高速信號通道。

這三組信號,如果被短路到VBUS,而且VBUS剛好處在15V狀態,那麼將會分別對應開篇所述的三種故障。

第一組被燒壞後,內部視頻芯片失效,徹底黑屏,或者卡logo,這種情況其實充電還是正常的。

第二組被燒壞後,內部M92T36失效或者半失效,無法充電,由於進入視頻擴展也要依靠M92T36進行USB PD通信,因此這種情況下視頻擴展也會失效。

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Switch內部MT92T36芯片出現高壓燒壞

第三組被燒壞後,由於輸出的DP視頻跟內置顯示屏的輸出通道是分開的,有可能只是燒壞視頻輸出功能,掌機模式仍然不受影響。

為了避免USB-C口所固有的這種問題,任天堂其實做了很大的努力。任天堂所提供的跟USB-C接口有關的Switch配件有兩個,一個是充電頭,一個是Docking。

我們來先看看簡單的充電頭,這個充電頭的特點是,線與頭是一體的。這種設計的好處是,避免了充電頭那端一個C公頭和一個C母座接觸帶來的短路風險。等於是比普通的充電頭,兩端都要進行C公和C母連接的方式,降低了一半的風險。

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僅一端需要插入的USB-C適配器降低了一半的插入損壞風險

我們再來看看Docking。任天堂原裝Docking的封閉結構曾經讓很多人吐槽,覺得是塊大磚頭,但是這塊大磚頭,恰好解決了可能的因為引力帶來USB-C接口短路的風險。

插入原裝Docking後,Switch主機被完全限制住,不可能對USB-C接口產生橫向應力,從而避免了短路情況的發生。

第三方配件,最容易導致變磚的,就是底座形式的Docking。

很多商家模仿了原裝底座,自作聰明的進行了非常多的簡化,最後的底座簡潔到似乎只剩一個USB-C公頭。雖然一樣做了避免左右方向應力的限位結構,但是,過短的支橕架會像杠杆那樣把縱向應力轉換為橫向應力。

特別是當主機在底座上,使用者把手柄再插上來的時候。由於不像原裝底座那樣,擁有全尺寸支橕架,縱向插入手柄的力量,在支橕架的杠杆效應下,對USB-C接口產生很大的橫向應力。災難往往就這樣發生了。

據說其中一家底座公司甚至因此在美國給告上了法庭。

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無橫向應力保護結構的Docking

以上所述三個原因,都涉及到物理結構,是VBUS通過與旁邊的pin短路燒壞了Switch主機。那麼有沒有可能通過VBUS這個pin本身,把Switch主機燒掉呢?

答案是有可能。但是,問題不出在插入充電器進行充電的應用場景。

因為Switch主機的VBUS通路的輸入耐壓值,是按照20伏來設計的,所以,即使電源適配器上的協議失效,直接把20V接入到VBUS,只會導致充電暫停,卻不會損壞主機。真正會通過VBUS燒壞Switch的應用場景,仍然是Docking的供電協議控制。

由於USB-C接口具有雙向供電特性,所以,當Docking只接了Switch主機,沒有接電源適配器的時候,Switch主機會往Docking輸出5V電壓,以支持游戲控制手柄或者是外接網卡等配件的使用。

這個時候,VBUS上暴露出來的,不是輸入通道,而是輸出通道。這個5V輸出的耐壓值計算,不是20V,而是真實的5V系統的耐壓。

如果Docking不符合USB-C協議的規定,在Switch主機處於5V輸出狀態的時候,把20V電壓灌入進去。問題將會相當嚴重,因為5V系統甚至可以影響到CPU的供電,直接燒壞CPU,導致完全無法修復的結果。這類問題屬於Docking產品設計中的嚴重問題。

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