解决USB端口供电不足的途径

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。