Доработка «USB-выброса»

При реставрации старых персональ­ных компьютеров (ПК) часто при­ходится сталкиваться с тем, что имеющиеся на их системных платах интегри­рованные USВ-порты не способны обеспечить питанием многие совре­менные устройства, например, внеш­ние жёсткие диски и устройства чте­ния/записи компактдисков, планшет­ные сканеры, игровые джойстики. Чтобы старый ПК мог работать с аппа­ратами, кратковременно или постоянно потребляющими от USВ-порта ток 100…1000 мА, можно переделать так называемый «USВ-выброс» — стан­дартную планку с двумя USВ-разъёмами, с помощью которых обычно увели­чивают число USВ-портов в системном блоке ПК.

Старые ПК часто используют сего­дня для обучения, для экспериментов с сомнительным или самодельным обо­рудованием, для работы старого ПО и старых периферийных устройств, кото­рые могут не работать с современными ПК. В описываемых ниже опытах участ­вовал ПК с популярной в начале теку­щего века системной платой на базе комплекта логики VIA КТ133 для про­цессоров AMD socket-«A». При подклю­чении к его любому USB-порту внеш­него жёсткого диска 2,5″ последний примерно каждую секунду делал безус­пешные попытки стартовать, издавая звуковой сигнал. При этом напряжение в момент пуска двигателя шпинделя падало до 4 В (потребляемый ток — около 0,8 А при старте и от 0,4 А при дальней­шей работе), после чего контроллер жёсткого диска отключал питание дви­гателя, раздавался свист, напряжение питания на контактах USB-разъёма повышалось до 5 В и жёсткий диск делал новую попытку стартовать..

Перед дальнейшими действиями следует убедиться в исправности блока питания (БП) ПК. В старых БП часто не­обходима замена оксидных конденса­торов в цепях +5VSВ и +5V. Они могут иметь такие дефекты, как пониженная ёмкость, повышенное ЭПС и большой ток утечки. Взамен неисправных или подозрительных желательно устано­вить конденсаторы ёмкостью, в 2…4 ра­за большей, с номинальным напряже­нием 10 В (вместо 6,3 В).

Если БП исправен, то причинами сильного снижения напряжения на кон­тактах USB-разъёмов могут быть сраба­тывание активной или пассивной защи­ты, имеющейся в системной плате, малое сечение и (или) большая длина печатных проводников, соединяющих источник питания с контактами, некор­ректная установка перемычек, опреде­ляющих, каким способом будет посту­пать напряжение питания +5 В на пери­ферийные устройства. Этот недостаток с нехваткой питания можно легко устра­нить, используя внешний USВ-концентратор, к которому подключён внешний блок питания [1]. Однако не всегда та­кой вариант доступен или удобен. По­этому было принято решение дорабо­тать планку с USВ-розетками так, чтобы напряжение питания на USВ-порты поступало напрямую с компьютерного БП, минуя системную плату.

Схема такой доработки показана на рис. 1. Здесь XS1.1 и XS1.2 — части USB-разъёма на системной плате ПК. Напряжение +5 В поступает на соот­ветствующие контакты USB-розеток XS2, XS3 через дроссель L1 и полимер­ные самовосстанавливающиеся пре­дохранители FU1, FU2. Конденсаторы С1-С6 — блокировочные в цепях пита­ния. Резистор R1 разряжает их после от­ключения узла от источника питания при отсутствии подключённых к USB-портам потребителей тока.

Большинство деталей смонтированы на печатной плате размерами 33×18 мм (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Резистор R1 и керамические конденсаторы С1-СЗ, С6 (их ёмкость может быть в пределах 1…20 мкФ) — для поверхностного мон­тажа. Если неизвестно номинальное напряжение таких конденсаторов, име­ющихся в распоряжении типоразмеров, используйте те, типоразмер которых больше. Оксидные конденсаторы — любые импортные низкопрофильные. Дроссель L1 самодельный — несколько витков многожильного монтажного про­вода на кольцевом магнитопроводе диа­метром 10…20 мм из пермаллоя или низкочастотного феррита.

Самовосста­навливающиеся предохранители FU1, FU2 — любые низковольтные (12… 15 В) на ток 1,5…3,75 А. При манипуляциях не забывайте полностью отключать от сети (двухполюсным выключателем или извлечением вилки из сетевой розетки) как системный блок ПК, так и подклю­чённые к нему устройства (монитор).

Следующий шаг — отключение цепи +5 В USB-планки от системной платы. Для этого, отжав защёлки, вынимают со­ответствующие контакты из USB-розетки подключения к системной плате ПК, а чтобы при необходимости можно было вернуться к старому варианту, их не отрезают, а изолируют термоусаживае­мыми трубками (рис. 3). Учитывайте, что расположение USB-контактов на разных системных платах может быть разным: на старых их нумерация обычно зеркальная, на новых — «параллельная». Если перепутаете между собой контакты -D, +D, то это не приведёт к необрати­мым негативным последствиям, но присоединённые к такому USB-порту устройства будут неработоспособны. Обратная же полярность напряжения питания на USB-разъёмах, как и корот­кое замыкание линий -D, +D на общий провод или цепь +5 В недопустимы.

Подключение контактов USB-розеток к цепи напряжения +5 В выполнено про­водом сечением по меди 1,2 мм² длиной 700 мм, присоединённым к четырёхкон­тактному разъёму питания Molex 8981 (рис. 4). Чтобы не уменьшать число имеющихся у БП разъёмов, применён переходник, состоящий из соединённых между собой вилки и розетки (не приме­няйте переходники с алюминиевыми проводами). Желательно использовать тот провод от БП с указанным разъ­ёмом, к которому не будут подключаться жёсткие диски. Попутно можно выполнить доработку, описанную в [2].

Поскольку установленные на планке USВ-розетки неразборные, изоляция идущих к ним кабелей в непосредствен­ной близости от розеток была частично вскрыта, и для соединения их контактов 1 и 4 с проводниками печатной платы использованы короткие отрезки прово­да сечением 0,5 мм², припаянные к соответствующим жилам кабелей (обычно красного цвета) и их оплёткам. У приме­нённого для доработки USВ-узла корпусы USВ-розеток, крепёжная металли­ческая планка, провода GND и оплётка соединены между собой, поэтому не­обходимости тянуть от розетки Мо1ех отдельный толстый общий провод к мон­тажной плате не возникло. Общий про­вод монтажной платы электрически соединён как с оплётками проводов, так и с металлической крепёжной планкой. Для изоляции мест соединения прово­дов цепей +5 В использована липкая лента, а для стягивания и герметизации мест разреза кабелей — нитки с пропит­кой эластичным клеем 88-НТ. Общий вид доработанного узла показан на рис. 5.

По такой же методике в современных ПК можно доработать USВ-порты, кото­рые выведены на переднюю панель сис­темного блока, — подключаемым к ним устройствам также иногда не хватает тока из-за малого сечения соединитель­ных проводов. На небольшой печатной плате, где смонтированы розетки этих USВ-портов, часто предусмотрены, но не установлены блокировочные конден­саторы. Их желательно установить ана­логично тому, как это сделано на рис. 1.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бутов А. Доработка USВ-концентратора. — Радио, 2013, №11, с. 12.
2. Бутов А. Доработка разъёмов компью­терных блоков питания. — Радио, 2009, № 8, с. 24.

Автор:  А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.
Источник: Радио №11, 2016