解决USB端口供电不足的途径.doc

查看文章 解决 USB端口供电不足的途径2007年 07月 05日 星期四 11:05现在计算机主板上都提供了几个 USB接口，P3 的主板上有两个后置的 USB接口，另外还提供了两个扩展的 USB接口，P4 主板上提供的 USB接口有的比 P3主板还要多一般来说，主板上不会少于两个扩展的 USB接口我们可以将主板上的扩展 USB接口连接到机箱前面板上，使其成为前置的 USB接口，这样使用起来就方便多了 在使用中，人们经常发现，当使用小功率 USB设备，如闪存盘，前后 USB接口没有太大的区别，可是当你在前置的 USB的接口上使用功率稍大的设备时，比如 USB外接硬盘，就会发现找不到设备或设备不能正常运行如果你把 USB硬盘接到后置的 USB接口上，就能够正常使用了，这是为什么呢？USB接口有四个触点，分别是电源+5V、数据－、数据+、电源地，USB 设备与计算机通过“数据+”和“数据－”通道进行数据传输，“+5V”、“电源地”具有为外部设备供电的能力根据目前通行的 USB1.1规范，USB 接口可以提供 5V±5%的电压为外部设备供电，每个端口最大输出电流为 500mA，因此其输出功率不能超过 2.25W，超过了这个功率的外部设备就需要配备外置电源。

另外，USB 规范对外设电源电路的某些相关参数亦有具体规定，例如，为了防止外设接入 USB口时的浪涌电流造成主机电源的“毛刺”，外设在接通瞬间从主机抽取的电量不得超过 50mA，其电源输入端的旁路电容器容量应在 10μF 以下又如，外设电源刚接通时，主机将外设一律作为低功耗装置看待，此时 USB口的输出电流上限仅为 100mA；须待外设向主机发出请求并经主机确认外设为高功耗装置之后，输出电流上限才会提升至其最大值 500mA再如，USB 规范允许外设处于“待机”状态并支持“远程唤醒”功能，不过此时外设的静态电流必须小于 0.5mA(低功耗装置)或2.5mA(高功耗装置)当 USB外设功率较大时，主板的 USB接口不能提供足够的功率，特别是前置的 USB接口，其实际上的供电功率小于后置的 USB接口解决 USB接口供电不足有多种办法，有的 USB外设多提供了一个 PS/2插头或 USB插头连线，用双插头取电，如移动硬盘，以增加供给外设的电源功率如果功率还嫌小，最好的办法是使用外接的 USB外设电源这种外接的 USB外设电源，就是在符合 USB规范的前提下，根据不同外部设备的要求设计出来的。

还有一种另类的办法，就是直接取用计算机机箱电源的办法这种办法需要自己动手，因此需要有点电子、电气方面的知识和动手焊接的能力，适合 DIY一族这种方法既不需要使用另外一个插头去连接 PS/2口或 USB口，也不需要外接 USB电源，一般情况下，足可以应付诸如移动硬盘、USB 打印机、扫描仪及其它使用 USB接口供电的数码设备的需要1.直接使用机箱电源给 USB设备供电的可行性标准的 ATX电源盒可以输出+12V、－12V、+5V、－5V、+3.3V、+5VSB 几组电压，从电路结构上看，是采用“共地”的接法，把“电路地”作为参考点也就是说，凡是输出的正电压组，都把电路中的“地”作为负极，凡是输出负电压组，都把电路中的“地”作为正极不管是正电压组还是负电压组，都是以电路中的“地”作为参考电位，所以叫“共地”既然供电电源是“共地”接法，那么主板上电路的设计也应该是按照“共地”的接法设计的，否则电路就不能正常运行那么连接在主板上的设备当然也要按照“共地”的接法来连接了这一点对直接引用主机电源盒中的电源供 USB接口使用是很重要的我们可以按照“共地”的接法将主机电源盒中的+5V 主电源的地线与前置 USB接口的“电源地”线相连，电源盒的+5V 主电源的正端可直接连接到前置的 USB接口上，而把主板上 USB扩展插针的+5V 电源端断开，就可以正常使用 USB设备了。

2.一种改造电路为了解决前置 USB接口的供电功率问题，不少 DIY高手们都在发挥自己的智慧，进行有限的改造如前所述，有使用双 USB接口以增加供电功率的，有使用一个 USB接口加上一个 PS/2（鼠标或键盘口）增加 USB供电功率的，当然也有人想到了使用主机电源盒电源来提高 USB接口的电源功率的，如图 1这个电路是把机箱电源直接并联在前置 USB接口的正负电源线上来增加前置 USB接口的电源功率为了避免机箱电源对主板电路电源产生不正常的影响，在通往主板的正电源线的中间串了一个二极管，将主机箱的电源与主板电源电路进行隔离这个想法是很好的，二极管使用得很巧妙，如果不是出现了下面的情况，确实是一个很好的方案笔者曾根据这个电路进行了试验，几乎已经成功了我说“几乎”成功了，是因为我改造后曾使用过，当时是正常的但当我再次启动电脑时，电脑却不能启动了我打开机箱，看到主板上的指示灯在亮，有电，可就是启动不了我用万用表测量了 USB的接线，在没有启动计算机时，电源盒的+5V 主电源应该是没有电压的，但现在却有接近 5V的电压，此电压是哪来的？断开电源盒的+5V电源，测量电源盒的+5V 主电源无电压，再测量主板上 USB连线上却有+5V电压。

看来主板待机时 USB扩展头上有+5V 待机电压，该电压通过串联的二极管传到了主电源的+5V 线路上，然后又传到了硬盘、光驱、软驱等设备上，至于是哪个设备有了+5V 电源，是功率不足，还是其它什么原因造成主机不能启动，我不得而知但当我断开了主板上的 USB扩展插针+5V 电源后，再将电源盒上的+5V主电源连接到前置 USB接口上，主机就能正常启动了⒊新的改造电路新的改造电路很简单，就是去掉添加的二极管，断开主板上 USB扩展插针的+5V 电源连线，把电源盒的+5V 主电源的地线（黑色）连接到主板 USB扩展插针到前置 USB接口的地线上，电源盒+5V 主电源的正端直接连到前置 USB接口+5V的正端上就行了4.具体制作器材准备：①电源盒上用的插头 1个，见图 4；②用于 P3主板 USB扩展插座的带后挡板的连线一套，见图 5；③焊接用导线数根，最好是红色、黑色、白色、绿色，见图 6剪刀、烙铁、焊锡丝、塑料胶布、万用表等、锥子、什锦锉等USB接口的识别见图 7，这是 USB插口（母口），用来接插 USB设备的图示的四个金属触片是向上的，所有的 USB插口的金属触片的功能定义是一样的，每个触片所连接的导线颜色如图所示。

主板 USB扩展插针的识别不同厂家的主板上的 USB扩展插针的排列各不相同，大致有以下几种（参见图 8）：先查看主板说明书，看主板上的 USB插针是哪种排列，然后在开机状态下用万用表测量电源正极和地，有没有+5V 电压，若有则正确若无，或表针反打，则错误，重新核对针脚，直到无误常见表示 USB扩展锸插针的字母说明:USB电源正极———VCC、Power、5V、5VSBUSB地线———GND、Ground、USB数据线（正）———DATA+、USBD+、PD+、USBDT+、USBPort+USB数据线（负）DATA———、USBD-、PD-、USBDT-、USB Port-空脚———NC、Void根据所配主板上的插针排列选择 USB插头，插在 USB扩展插针上插头有两种，一种是单个的，这种的比较方便使用，只要按主板 USB扩展插针的功能一一对应插上就行了另一种是合在一起的插排，如图 9有时插针排列不同时，需要调整插排里的导线的位置如果针脚与插排上的导线不对应，可这样处理从图 9我们可以看出，在插头的前部有一排方孔，露出了里面的金属部分，在方孔朝向导线的方向有个塑料小舌头，就是这个小舌头把插脚的金属部分挡在插排里，使插脚不会掉出来。

你可用刀尖轻轻将塑料小舌头向上挑起一点点，让插脚的金属部分能出去就行了不能挑的太高，挑高了会把小舌头弄断了，所以动作要轻、要仔细另一只手慢慢将导线从插排中抽出，然后按正确的排列再将导线插入插排中塑料小舌比较脆，容易折断，如果断了，插排里面的金属部分不能固定，干脆去掉塑料外壳，把金属插头全取出来，用合适的空心塑料套管把金属部分套起来，要是有细的热缩管更好了，这样就可以单根单根地往主板的扩展 USB插针上插了，因为有了套管，所以也不会发生碰撞在一起引起短路的情况焊接如果你用的 P4机箱，机箱里已留有 USB接口和连线插头，不用再费事，直接将插头插到主板的 USB扩展插针上就行了但 P3及以前的机箱上没有预留USB插口，当然也就没有连线和插头了这就要我们自己动手了我们把预先准备好的用于 P3主板的 USB扩展插座取来（见图 5），这种 USB扩展插座一头带个金属挡板，上有两个 USB插口，另一头是两个插排，本来是用于连接到机箱的后面的，所以连线很短我们需要延长连线，以便能从机箱的前面板连到主板的 USB插针上在插排端我们可以看到四根导线，但有点短了，我们用剪刀把电缆线外皮剪开，注意不要剪断封面的导线，让导线露面出 4厘米左右，在离插排约两厘米处剪断，然后用准备好的焊线连在中间，两头焊好，连起来，最好用相同颜色的导线焊接，各种颜色的导线一一对应。

先把靠近插排处的三个焊头（+5V 头不焊）用塑料胶布裹起来然后在中间的焊接处，把电源盒插头的导线焊到外置 USB接口的+5V 和地线上，再用塑料胶布把中间处的三个焊点裹起来如果是两个前置 USB接口，可把通往前置 USB接口的两根+5V 线和两根地线分别与电源盒插头的+5V 线和地线焊在一起这里要注意的是，由于电源是采用“共地”方式，所以电源盒的地线一定要和主板插针的地线及前置 USB接口地线连在一起（见图 10）固定前置 USB接口导线焊好后，检查无误，将插头（或插排）插在主板的 USB扩展插针上另一头的两个 USB接口是用螺丝固定在金属挡板上的，拧下螺丝将两个接口取下来，在机箱的前面板上，如放光驱或软驱的塑料挡片，量好尺寸，用烙铁头烫两个长孔，然后用什锦锉慢慢锉成长方形孔，要比 USB接口大些，在方孔的两边钻两个圆孔，用螺丝穿过圆孔，把 USB接口从里面固定在塑料板上（见图11）如果经常用小功率 USB设备，可只改造一个 USB插口，作为一号接口另一个直接从主板的 USB扩展插针上引到前置 USB接口上，不用电源盒上的电源，作为二号接口使用小功率 USB设备插入二号接口，使用大功率 USB设备插入一号接口（见图 12）。

5.该电路使用注意事项由于直接使用微机电源盒的+5V 主电源给 USB设备供电，功率是强劲的虽然供电功率大了，但不要同时接过多的大功率 USB设备，因为大功率的设备接多了，加重了微机电源的负担，会造成主机中的设备不能正常运行另外，根据 USB相关的规范，在 USB输出端都有对电源输出的控制电路，但现在使用电源盒中的电源直接供电，失去了 USB电路对电源的控制，因此要注意电流过大会损坏设备的问题不过，小功率的 USB设备应该有限流措施，一般情况下不会有太大的问题计算机内部的硬盘、光驱、软驱等设备本来就是直接接在主机电源盒上的，所以使用 USB外置硬盘、光驱、软驱等设备时也不会有什么问题的。