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日志

 
 

电脑前后USB接口的区别  

2014-01-03 11:19:30|  分类: 〖电脑知识〗 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电脑前后USB接口的区别
        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;
                              ②用于P3主板USB扩展插座的带后挡板的连线一套5;
                              ③焊接用导线数根,最好是红色、黑色、白色、绿色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:
                              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、5VSB
                              USB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。
         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。
        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。
        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。
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