Usb хаба схема: Типовое решение 4 Port USB 3.0 Hub Reference Design — Антемион

Содержание

FE1.1, FE2.1 или что нам стоит USB HUB построить

Лирическое отступление

Однажды возникла у меня на работе задача встроить USB HUB в уже имеющееся устройство. Первая мысль была — заказать некоторое кол-во готовых хабов у наших китайских друзей, и лишив их корпуса, впихнуть в корпус собственно конечного устройства. Но этот вариант был отметён по причине абсолютного отсутствия места, да и как то всё таки кривое решение. Тогда было решено встроить USB HUB в уже имеющеюся печатную плату. Благо места на плате для этих действий было достаточно.
Порыскав на предмет того, на основе какой микрухи можно построить USB 2.0 High Speed USB HUB, наткнулся на очень вкусные по цене микрухи FE1.1 и FE2.1, отлчие у которых только в количестве портов хаба — 4 и 7 соответственно.

FE1.1 (не путать с FE1.1S, хотя там тоже всё просто. FE1.1S является самой урезанной по всем параметрам в этой линейке), FE2.1 отличается только кол-вом портов.
Ну к сути.

Суть
Микросхема FE1.1 представляет из себя однокристальный USB HUB, которому для работы надо минимум деталей. А именно кварц на 12МГц, пару конденсаторов и несколько резисторов.

Возможности

USB 2.0 High Speed, а именно до 480Мбит в обе стороны.
Возможность контроля потребления USB девайсов. В зависимости от микрухи, контролирует либо каждый девайс отдельно, либо группами.
Встроенные стабилизаторы 1,8в и 3,3в.

Одна из приятностей данной микросхемы — цена. У наших китайских друзей на АлиЭкспрессе цена на неё начинается от 20р за шт.

Распиновка
FE1.1 выпускается в корпусах LQFP48 и QFN48, отличие в распиновке не наблюдаются.

Строим HUB

И так, заказав данные микросхемы я по быстрому набросал схему хаба, вот такую:

Как видно, микруха сама в себе, вот только между собой много ног надо соединить.
Очень важно обратить внимание на такие вещи:

Подтяжка ножки XRSTJ. В даташите нет требования подтянуть эту ногу, но по факту без подтяжки хаб легко сбрасывается дуновением электромагнитных ветров.
Подтяжка ножек OVCB (на некоторых микрухах этой серии называются OVCJ). Это ноги, ответственные за сигнализацию потребления девайсом слишком большого тока. Если их оставить в воздухе, то периодически HUB будет писать, что питание девайса плохое, и вам придётся хаб «передёргивать». Ноги эти можно подтянуть как по отдельности резюками 10к-100к, так и все одним резюком 10к-100к. Я лично делал и так и так, разницы в работе не заметил.

Номинал резистора подтяжки ножки REXT. Он должен быть именно 2,7k, и никак иначе. С другими номиналами хаб работать отказывается.

Опыт использования

На самом деле, хаб выполненный по данной схеме работает без каких либо нареканий. На некоторых форумах я встречал описания проблем при применении хабов на данных микрухах, такие как периодический сброс хаба, и сигналы о перегрузке, но как описано выше, причину их мне вроде бы удалось найти. Девайс с хабом построенным по схеме приведённой выше работает уже больше года без нареканий.

Ещё отмазки
На самом деле как мне кажется, мало кому из электронщиков часто надо самостоятельно изготовить USB HUB. Но если задача возникла такая, вот решение дешёвое и сердитое:)
Даташит на FE1.1, FE2.1 и схематика для FE1.1 в прикрепленном архиве.

Сайт производителя

Небольшой четырехпортовый USB 3.0 хаб от Ugreen. USB разветвитель. Обзор USB хаба. Тест USB 3.0 хаба с внешним питанием

Так как USB хаб устройство весьма простое и особо о нем и писать нечего, то обзор будет весьма коротким, осмотр, разборка и несколько тестов.

Поставляется устройство в довольно большой коробке, запаянной в полиэтилен.

Сзади куча текста на китайском, для нашего пользователя особого смысла не имеющего, впрочем имеются и некоторые технические характеристики.
Как я написал, коробка довольно большая, как по мне, то ее запросто в объеме можно уменьшить раза в два, уменьшив тем самым как стоимость самой упаковки, так и стоимость доставки, заложенную в цену.

Комплектация предельно проста, собственно сам хаб, инструкция и гарантийный талон. Так как абсолютно все на китайском, то интерес представляет только хаб.

Для меня ключевым было переднее расположение разъемов, обычно встречаются варианты с боковым, верхним и даже задним расположением, но так чтобы спереди, весьма редко.
Впрочем один разъем все таки и здесь поставили сверху. Так как верхний разъем подвержен попаданию пыли, то лучше задействовать его под что-то.

Размеры хаба весьма скромные, 77х50х20мм, корпус из довольно прочной пластмассы.
Хаб имеет неотключаемый кабель, длина во всех вариантах исполнения одинакова и составляет 1 метр.

Кроме того есть и вариант с разъемом OTG для подключения к планшетам и смартфонам.
Но так как мне хаб нужен был для стационарного применения, то я выбрал просто вариант.

1. Три разъема расположены спереди и еще один сверху по центру корпуса, также сверху присутствует отверстие для светодиода индикации включения. Светит он не очень ярко, что радует, так как в моем случае хаб стоит на уровне глаз около монитора и он очень раздражал бы.
2. Я уже видел обзоры этого хаба, но в данном случае обновленная версия имеет существенное отличие, разъем питания microUSB, а не круглый, как было раньше. На мой взгляд это весьма удобно, так как можно легко подключить обычный блок питания от планшета или смартфона.

3. К разъемам замечаний нет, что у самого хаба, что на кабеле выглядят весьма аккуратно.
4. Снизу присутствуют четыре мелкие ножки, но смысл от них нулевой, так как устройство очень легкое, а кабель я бы не назвал совсем мягким и все это скользит по столу как ему удобно.

Конструкция довольно прочная, помимо самореза снизу, половинки корпуса удерживаются еще и некоторым количество защелок, причем довольно прочных, потому я не совсем понимаю зачем еще и саморез.

На вид все довольно аккуратно, претензий у меня не возникло.

Второе отличие менее заметное, микросхема расположена снизу, а не сверху. По крайней мере в версии с OTG, обзор которой я видел, она была сверху платы.

1. Применена довольно известная GL3520. Кстати точно такая же была и в моем предыдущем хабе, претензий к ней у меня не возникло.
2. С другой стороны платы расположена микросхема где хранится прошивка.
3. Питание микросхема хаба получает от небольшого импульсного стабилизатора напряжения.

4. В качестве защиты применен самовосстанавливающийся предохранитель на ток 2.6 Ампера, он защищает все порты сразу, потому вполне можно нагрузить один порт током в 2.6 Ампера или четыре но по 650мА. В моем случае я иногда использую хаб в качестве зарядного устройства для смартфона.

Наглядное сравнение трех вариантов хабов. Слева тот, что я пытался использовать, справа хаб от Dlink, расположение разъемов которого для меня удобно, ну а в центре обозреваемый.

Так как блоком питания данный хаб не комплектуется (может и к лучшему), то я приспособил к нему блок питания от Dlink используя кусок кабеля с microUSB разъемом и гнездо с клеммником, а заодно обкатал новую обжимку 🙂

Изначально я расстроился по поводу разъема сверху корпуса, так как в него 100% будет попадать пыль, но ситуация разрешилась даже лучше чем я думал. У меня в хаб постоянно включен Bluetooth адаптер, правда в длинном корпусе, но тут я вспомнил что у меня также есть мелкий адаптер. Подключил его в верхний разъем и все стало как нельзя лучше.

В процессе выяснилась еще одна приятная особенность, расстояние между передними разъемами больше, чем у Dlink. Вроде мелочь, 20 или 24мм, но эта мелочь заметно упрощает работу с устройствами которые имеют нестандартную ширину корпуса, например кардридером и WiFi адаптером.

Перейду к тестам. По большому счету микросхема хаба применяется во многих устройствах и вряд ли я получу результаты отличные от других хабов, но обзор есть обзор.
Сначала проверка с внешним жестким диском, вариант с 1ГБ тестовым файлом и 32 ГБ.

В следующем тесте я проверил одновременную работу быстрой флешки в кардридере и внешнего жесткого диска.

Так как одновременная работа двух одновременно запущенных бенчмарков не совсем корректна, то я проверил одновременное чтение с флешки и жесткого диска, падения скорости практически нет, суммарно вышло около 200МБ/сек.

При копировании с флешки на внешний жесткий диск скорость существенно снизилась, в этом режиме индикатор активности жесткого диска моргал постоянно, а флешка работала с небольшими перерывами совпадающими с открытием нового файла (копировались файлы по 600-800МБ)

Сдался хаб только тогда, когда я попробовал читать с флешки и одновременно писать на жесткий диск. Чтение с флешки проходило шустро (справа), а вот скорость записи на диск (слева) существенно просела.

Хуже было то, что после окончания процесса чтения скорость записи на диск не поднялась, а продолжала держаться на низком уровне.
Понятно что тест скорее гипотетический, и в реальной жизни такое бывает редко, но для ускорения процесса быстрее переписать файл в компьютер, а потом записать куда надо.

Краткое резюме.
Преимущества
Удобная, крепкая конструкция и расположение разъемов
Хорошая скорость
microUSB разъем для подключения питания.
Метровый кабель в комплекте

Оптимальное расстояние между разъемами.

Недостатки
Неотключаемый кабель
В некоторых ситуациях возможно существенное падение скорости
Верхний разъем подвержен попаданию пыли.

Мое мнение. Если закрыть глаза на снижение скорости при одновременной записи и чтении, то в остальном хаб вполне нормальный. Лично мне понравилось переднее расположение разъемов, хотя к верхнему расположению одного разъема я отнесся скептически.
Весьма удобный вариант подключения питания, при помощи microUSB. Кстати, предвижу вопрос — а можно подключить таким образом хаб к компьютеру? Нет, разъем только для подключения питания и не более.

На этом все, надеюсь что обзор был полезен.

Лёгкий способ сделать крохотный USB-хаб для Raspberry Pi / Хабр

Перевод статьи с сайта самодельщика Retrocution

Бывало у вас такое, что вам не хватает USB-портов при создании проекта на Raspberry Pi Zero? Притом внешние USB-хабы или HATS не подходили из-за ограничений по размеру? Если да, или если вы просто ищете себе интересный проект с пайкой деталей, в результате которого получится нечто полезное, то этот проект – для вас!

Я постоянно пытаюсь впихнуть Raspberry Pi в какие-нибудь предметы для моих проектов, и несколько из них используют Pi Zero, совершенно не имея свободного места для USB Hub/HAT. Я поискал и нашёл несколько сайтов, продающих крохотные платы с USB-хабами, однако стоимость у них довольно высокая. Поэтому я решил сделать собственную платку, которую достаточно просто собрать из всего лишь 6 дешёвых компонентов. У неё есть версия размером с ноготь на 2 порта и немногим более крупная версия на 4 порта. Я дал общий доступ к проектам плат на OSH Park и вы можете заказать их оттуда:

2 Port – ЗАКАЗ НА OSH Park

4 Port – ЗАКАЗ НА OSH Park

Конечно, платы, возможно, будут совершенствоваться и дальше, в основном на основе отзывов читателей. Пока что они работают нормально, но не стоит заказывать их сразу по 100 штук.

OSH Park продаёт платы по 3 штуки с бесплатной доставкой [даже международной]. 3 платы на 2 порта обойдутся вам в $2,95, а 3 платы на 4 порта – в $3,55. Довольно дёшево! После заказа платы магазин предложит вам заказать и трафарет (об этом позже).

Обратная сторона платы на 4 порта

Материалы для изготовления

FE1.1s SSOP-28 IC, 1 шт (их придётся заказывать у китайцев, чтобы было подешевле – с eBay или AliExpress; я купил 50 штук примерно за $20)/

Керамический конденсатор 0603 10 мкФ, 3 шт (то же самое — eBay или AliExpress)

Резистор 0603 2.7кОм (аналогично)

Осциллятор на 12 МГц, 1 шт (с ногами; в Китае можно купить 100 шт за $5)

Лучшим местом для таких покупок является Китай. Придётся подождать 2-3 недели, однако в итоге будет дешевле, чем у любого продавца в США [то же обычно верно и для России / прим. перев.]. Я всегда покупаю большие количества компонентов, чтобы хватало надолго.

Сборка платы

На фотографиях показана старая версия платы, но процесс сборки новой ничем не отличается.

Сначала нужно припаять FE1.1. Это может оказаться сложным, поскольку шаг (расстояние между ног) равен всего 0,64 мм. Я уже паял их вручную, однако достаточно просто соединить контакты вместе. Иногда можно провести паяльником, чтобы разделить контакты (не забудьте добавить флюс!), но если так этого сделать не получится, попробуйте использовать косичку для удаления припоя.

У меня отлично получилась пайка при помощи паяльного фена, и теперь я всегда использую этот метод. Для такого метода можно заказать у OSH Stencils трафарет после заказа платы. Трафареты помогут нанести паяльную пасту на небольшие площадки платы.

При помощи трафарета у меня получается очень чисто поставить чип. У моего трафарета есть вырезы только для чипа, потому что я заказал его перед окончательной переделкой платы, но если вы закажете трафареты совместно с платами, у них будут вырезы для конденсаторов и резисторов.

Я использую такой паяльный фен. Он очень дешёвый (Amazon, Ali), у него есть много версий, однако все они, кажется, сделаны на разных фабриках по одному шаблону. Если вы не очень часто паяете компоненты с поверхностным размещением, то этот фен вам послужит. Для такой пайки крайне рекомендую прикупить силиконовый мат, чтобы не сжечь стол.

Затем я обычно ставлю три конденсатора на 10 мкФ. Поскольку у моего шаблона нет вырезов под них, я просто паяю их вручную. Добавляю флюса, и держу конденсатор пинцетом, припаивая каждую сторону по очереди. Обязательно держите его пинцетом, иначе он прилипнет к паяльнику.

Припаяв конденсаторы, я тем же методом паяю резистор на 2,7 кОм.

После установки планарных компонентов я ставлю осциллятор на 12 МГц.

Когда все компоненты установлены на места, и флюс очищен, вы получаете крутейший крохотный USB-хаб! Кстати, цвет покрытия плат на фото называется After Dark – это один из вариантов, предлагаемых OSH Park. Стандартным у них является фиолетовый, но мне очень нравится, как выглядят эти чёрно-медные платы, и к тому же, за цвет не берут дополнительных денег!

Если вы выбрали платы на 4 порта, их сборка будет абсолютно такой же.

Ниже привожу несколько справочных изображений со схемой подсоединения к Raspberry Pi Zero и USB-портам.

Надеюсь, эта инструкция вам пригодилась. В случае вопросов оставляйте

комментарий

или пишите мне по емейлу.

Как подключить блок питания к usb hub : Радиосхема.ру

Есть usb хаб 2.0 с внешним питанием 5в.2а в отдельный круглый разъем, но его родной блок питания перестал работать.

Вопрос. Можно ли запитать его от компьютера, взяв 5в от molex?

По идее внешнее питание заменяется на питание от БП компа, и это даже плюс, когда комп выключен, то и хаб выключится.

Вопрос задан 02 дек. 2021
137 просмотров

Facebook
Вконтакте
Twitter
Google

Facebook
Вконтакте
Twitter
Google

Facebook
Вконтакте
Twitter
Google

Виктор, шум проявляется в сигнальных линиях. здесь елси наводится то наводится на силовых линиях им до лампочки такая мелочь какнаведенный в замкнутой петле какой мизерный шум.

не скорей всего а именно должно быть предусмотрено.
ибо пользователь не будет отдельно следить за питанием хаба.
такой режим работы когда БП хаба работает, а компутер выключен или наоброт будет с вероятностью 146% 🙂

Пятница, 31 января 2021 Автор: Дмитрий Канн Чтение на 2 мин Этот пост на английском 0216

Я долго и упорно искал USB-концентратор (по-гиковски «хаб») с подходящим под мой iMac дизайном. Для обладателя «Аймака» USB-хаб — вещь совершенно необходимая, потому что эппловское решение разместить вообще все порты, включая даже гнездо для наушников, на задней стенке — апофеоз дизайнерского идиотизма.

В конце концов нужный мне девайс обнаружился в магазине Hema, четырёхпортовый USB-концентратор в корпусе из самого настоящего алюминия, выглядящем точь-в-точь как корпус iMac:

Но немедленно обнаружилась проблема: устройства, потребляющие много энергии, навроде внешнего диска с питанием от USB-порта, постоянно выдавали ошибки чтения/записи. Питания, подводимого по тонкому проводку, оказалось недостаточно для стабильной работы устройств.

Изучение имеющегося у меня хаба с внешним источником питания показало, что принцип его «активации» очень прост: +5 В от компьютера подключается к хабу через диод, а от внешнего источника — напрямую. Таким образом, хаб может работать как в пассивном, так и в powered-режиме.

Вот принципиальная схема с необходимыми изменениями:

Внесённые изменения отмечены красным цветом. Диод включается в разрыв провода питания, поступающего от компьютера; диод должен быть рассчитан на номинальный ток в 2 А. Со стороны USB-портов (выходов) концентратора очень желательно добавить один-два электролитических конденсатора на 100 мкФ, которые будут сглаживать броски напряжения при подключении и работе внешних устройств.

Диод смонтирован прямо на USB-кабеле:

Оплётки обоих кабелей также соединяются, и вся конструкция аккуратно обматывается изолентой.

Я заменил USB-кабель концентратора на более надёжный, в двойной оплётке, и вывел его сзади, а не справа. Вот хаб, установленный на подставке iMac:

Вместо традиционной схемы, когда разъём-«мама» питания монтируется в корпусе хаба, я предпочёл использовать стандартный USB-штеккер, включаемый в самый обычный адаптер с USB-выходом (желательно использовать адаптер на ток не менее 2 А):

После модификации хаб работает без проблем с внешними дисками, а также позволяет заряжать устройства при выключенном компьютере. ¦

Если вам понравился этот пост, не забудьте подписаться на обновления блога.

Есть необходимость подключить несколько прожорливых USB винтов к роутеру WL500gP. Роутер питается от БП 5В, питание через ограничитель тока идет сходу на USB (т.е. если подключить, скажим, винт со своим питанием к порту USB, то роутер заведется). Винты, как я сказал, прожорливые и своего питания не имеют. Одно из решений — USB хаб со своим питанием, но эти штуки малонадежны, редки и дороги. С другой стороны по идее можно взять обычный хаб и прицепить к нему БП. Я вчера это сделать попробовал (рискнул портом), подключил БП на 5В напрямую к V+ и GND USB хаба, винт завелся, все работает. Но у меня есть ощущение, что в случае чего я могу лишиться портов, а в худшем случае и пожар устроить. Подскажите, пожалуйста, как _правильно_ подключить блок питания к USB хабу, чтобы защитить порты и подключаемые устройства? Подключать планируется два винта (говорят у них стартовые токи до 800 мА).

И еще вопрос — я купил в Митино БП пятивольтовый, спустя два месяца он погорел — вздулись конденсаторы и потек лак на плате. Навешано на него много всего было. Вопрос — это некачественный БП или любой БП в таких условиях полетит?

P.S. Подозреваю, что вопросы смешные и наивные, но просьба не пинать сразу.

dccharacter

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для dccharacter

Найти ещё сообщения от dccharacter

«Если с паяльником дружишь, то воспользуйся советом: поставь на питание диодный сумматор (возьми два диода Шоттки, соедини их катоды, дорожки питания в хабе перережь и поставь в разрывы эти диоды, катодами в хаб, анодами к источникам) и возьми блок питания помощнее — как минимум 5 вольт 1 ампер, оптимально 5 вольт 2 ампера, непременно стабилизированный или импульсный (его можно отличить по размерам и массе — они весьма невелики). Только найти такой блок проблема. «

dccharacter

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для dccharacter

Найти ещё сообщения от dccharacter

legend-man

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для legend-man

Найти ещё сообщения от legend-man

dccharacter

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для dccharacter

Найти ещё сообщения от dccharacter

legend-man

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для legend-man

Найти ещё сообщения от legend-man

А есть уверенность в этом? А может стоит сделать простенький USB блок питания, а именно:

Вход и выход — USB разъемы,
сигнальные линии соединяются напрямую, земля закорачивается, +5В разорвано. Внешний блок питания подключен — земля на землю коннекторов, +5В — на +5В внешнего коннектора (в которого гости втыкаются). Итого все напряжение снимается с внешнего БП, питание ЮСБ порта не задействовано и повреждено быть не может.

Не будет ли проблем при отключении питания такого переходника? ЮСБ коннектор устроен так, что сначала расцепляются сигнальные линии, а потом уже снимается питание. В случае этого переходника будет наоборот — снимается питание без рассоединения сигнальных линий. Нет ли вероятности выхода из строя гостей?

dccharacter

Посмотреть профиль

Отправить личное сообщение для dccharacter

Найти ещё сообщения от dccharacter

А есть уверенность в этом? А может стоит сделать простенький USB блок питания, а именно:

USB устройств различного предназначения развелось нынче, что грибов после дождя: вентиляторы, светильники, чайники и кофеварки, тапочки с подогревом и т.п. Подключать к USB пытаются практически всё, заряжают смартфоны и планшеты. Некоторые из устройств используют USB по основному назначению, но большинство новинок используют USB в качестве источника питания пяти Вольт.

Нехватка разъёмов USB разрешается с использованием хабов, разветвляющих не только интерфейс, но и шины питания. А простых разветвителей USB интерфейса в виде пассивных хабов, можно отыскать сотни, если не тысячи разновидностей. Порой их создают в виде вычурных фигурок, здесь дизайнерской мысли нет предела.

Наряду с обычными (простыми) хабами имеются на рынке и USB-хабы оснащаемые дополнительным внешним или встроенным блоком питания. Зачем такое решение продвигается, сейчас и разберёмся.

Недостаток свободных портов USB для подключения внешних устройств случается чаще всего именно из-за того, что пользователь компьютера подключает в USB разъёмы различные устройства, необходимость в которых весьма сомнительна. Штатных разъёмов USB от четырёх штук, выведенных наружу корпуса компьютера в стандартной конфигурации южного моста чипсета, где как минимум, присутствует два базовых (корневых) хаба, должно хватать в практически любых применениях.

Необходимость расширять количество подключаемых к компьютеру устройств часто заложено в сами внешние устройства. Не исключение составляют кард-ридеры, имеющие на своём борту USB концентраторы. И в других устройствах, часто размещают хаб, просто как буферный элемент схемы для снижения нагрузки на компьютер. Такие устройства имеют возможность подключения своего блока питания или подпитки от второго и последующего портов USB компьютера.

Хабы с внешним питанием предназначены для подключения устройств, которые критичны к питанию от шины компьютера через USB разъём. Ограничение на нагрузочную способность порта USB заложено в спецификации и составляет не более полуампера в стандарте спецификации номер два. А с целью экономии, в том числе и аккумуляторных батарей в ноутбуках, чаще всего производители компьютерной техники выстраивают такие схемы питания, в которых стандартные значения тока нагрузки не обеспечивается.

Не всегда и незачем с каждого разъёма подавать устройству столько энергии, в каком количестве это устройство не нуждается. Перерасход за счёт резервирования обращается в дорогостоящем воплощении конечного изделия. Поэтому с целью экономии схемы питания делают такими, чтобы было достаточно питать буферные элементы схем внешних устройств.

Например, манипулятор «мышь» или флэшка не нуждается в питании мощностью два и более Ватт. Принтеры, подключаемые к компьютерам и ноутбукам по USB, так же имеют отдельный блок питания. Так как никоим образом с одного шинного разъёма USB не обеспечить питание принтера или многофункционального устройства (МФУ).

Умные люди сами соображают, что нельзя уповать на «защиту от дураков» и загружать USB порты, а тем более перегружать, при этом тупо руководствоваться стандартом спецификации интерфейса USB. Поэтому, подключая устройства, заботятся о включении внешних блоков питания устройств и хабов, не экспериментируя и испытывая судьбу, на «выдержит – не выдержит» нагрузку.

Внешний (дополнительный) блок питания хаба обеспечивает распределение нагрузки для интерфейсного разъёма USB. Тем самым нагрузка на схемы главной (материнской) платы компьютера или ноутбука остаётся в пределах допустимых значений. Что оберегает дорогостоящее изделие от выхода из строя по причине перегрузки буферных элементов схем, шин разводки питания и других компонентов.

Подключаем. В центре хаба есть неяркий синий светодиод, что есть хорошо — лишняя иллюминация мне не к чему.

В Диспетчере устройств он определяется как Generic Superspeed USB Hub (VID_05E3&PID_0612). Для оценки производительности хаба использовал USB 3.0 флешку Transcend, 64гб SD карточку Lexar 1000X, которая была подключена в обозреваемый хаб через кардридер Transcend RD-F5. Все тесты были проведены в реальных условиях — К хабу кроме указанных устройств были подключены звуковая карта Behringer U-CA202 и Logitech unifying receiver, а во время проведения тестов играла музыка в фоне, и набирался текст в ворде. Различие в скоростях при подключении через хаб и напрямую оказалось в пределах погрешности, звук не заикается, мышь и клавиатура работают нормально. Для проверки нагрузочной способности подключил внешний жесткий диск Seagate Backup Plus 4TB, который хотя и и использует «ноутбучный» жесткий диск, формата 2.5 дюимов, но он толстый — 11мм, так как пластин в нём 4, соответственно, и потребление тока повышенное. Никаких проблем с этим жестким диском не наблюдалось, раскрутился и работал без внешнего диска совершенно без проблем. Для дополнительной проверки также подключил внешний BD-R рекордер Pioneer BDR-XD05B, с работоспособностью которого тоже проблем не заметил — тестовая BD-RE болванка прожглась и прочиталась нормально.

Ну и напоследок — проверяем, а отдаёт ли хаб ток обратно в основное устройство, при подключении внешнего питания? Для проверки собрал такую «схему» — к хабу подключил внешний блок питания, а к входу хаба, выход «белого USB Доктора». Как можете сами убедится — копеечную экономию производитель таки сделал, что для потребителя может вылиться в поврежденный USB порт.

Так выпьем же за то, чтоб все неприятности ушли с короной, цены падали, а доходы — росли. Всем здоровья и счастья!

Usb hub своими руками схема

Отмазки
В приведённых примерах не будет реализована защита от перегрузки по току USB порта, хотя микруха это тоже умеет. Мне это было не надо. Если вам будет интересно, то в даташите схемы даны. Всё будет рассмотрено на примере микросхемы FE1.1 (не путать с FE1.1S, хотя там тоже всё просто. FE1.1S является самой урезанной по всем параметрам в этой линейке), FE2.1 отличается только кол-вом портов.
Ну к сути.

Возможности

USB 2.0 High Speed, а именно до 480Мбит в обе стороны.
Возможность контроля потребления USB девайсов. В зависимости от микрухи, контролирует либо каждый девайс отдельно, либо группами.
Встроенные стабилизаторы 1,8в и 3,3в. И ещё много чего, в даташите сами сможете почитать.

Распиновка
FE1.1 выпускается в корпусах LQFP48 и QFN48, отличие в распиновке не наблюдаются.

Строим HUB

И так, заказав данные микросхемы я по быстрому набросал схему хаба, вот такую:

Подтяжка ножки XRSTJ. В даташите нет требования подтянуть эту ногу, но по факту без подтяжки хаб легко сбрасывается дуновением электромагнитных ветров.
Подтяжка ножек OVCB (на некоторых микрухах этой серии называются OVCJ). Это ноги, ответственные за сигнализацию потребления девайсом слишком большого тока. Если их оставить в воздухе, то периодически HUB будет писать, что питание девайса плохое, и вам придётся хаб «передёргивать». Ноги эти можно подтянуть как по отдельности резюками 10к-100к, так и все одним резюком 10к-100к. Я лично делал и так и так, разницы в работе не заметил.
Номинал резистора подтяжки ножки REXT. Он должен быть именно 2,7k, и никак иначе. С другими номиналами хаб работать отказывается.

Опыт использования

Возможности

USB 2.0 High Speed, а именно до 480Мбит в обе стороны.
Возможность контроля потребления USB девайсов. В зависимости от микрухи, контролирует либо каждый девайс отдельно, либо группами.
Встроенные стабилизаторы 1,8в и 3,3в. И ещё много чего, в даташите сами сможете почитать.

Распиновка
FE1.1 выпускается в корпусах LQFP48 и QFN48, отличие в распиновке не наблюдаются.

Строим HUB

И так, заказав данные микросхемы я по быстрому набросал схему хаба, вот такую:

Подтяжка ножки XRSTJ. В даташите нет требования подтянуть эту ногу, но по факту без подтяжки хаб легко сбрасывается дуновением электромагнитных ветров.
Подтяжка ножек OVCB (на некоторых микрухах этой серии называются OVCJ). Это ноги, ответственные за сигнализацию потребления девайсом слишком большого тока. Если их оставить в воздухе, то периодически HUB будет писать, что питание девайса плохое, и вам придётся хаб «передёргивать». Ноги эти можно подтянуть как по отдельности резюками 10к-100к, так и все одним резюком 10к-100к. Я лично делал и так и так, разницы в работе не заметил.
Номинал резистора подтяжки ножки REXT. Он должен быть именно 2,7k, и никак иначе. С другими номиналами хаб работать отказывается.

Опыт использования

Сегодня для подключения периферийных устройств к компьютеру чаще всего используют интерфейс USB. Но рано или поздно пользователь обнаруживает, что все имеющиеся в его компьютере USB-порты заняты мышью, клавиатурой, WEB-камерой и другими устройствами, а вновь приобретённый принтер, TV-тюнер, USB-осциллограф или что-либо ещё подключить некуда. Как же соединить с компьютером 127 устройств, обещанных спецификацией USB?

Чтобы к одному USB-порту компьютера можно было подключить более одного устройства, применяют хабы (англ. hub — ступица колеса, в которую вставлены все его спицы), называемые также концентраторами. Хаб имеет «восходящий» (upstream) USB-порт, соединяемый с компьютером, и несколько «нисходящих» (downstream) USB-портов, к которым присоединяют периферийные устройства. Спецификация USB допускает последовательное соединение до пяти хабов.

В магазинах, торгующих компьютерной периферией, ассортимент USB-хабов довольно велик — на любой вкус, цвет и кошелёк. Казалось бы, выбирай любой, наиболее симпатичного дизайна с нужным числом портов и за минимальную цену. Ведь неискушённый пользователь часто представляет себе хаб чем-то вроде устройства для подключения двух телевизоров к одной антенне — внутри пара резисторов либо миниатюрный трансформатор.

Однако в данном случае всё гораздо сложнее. В этом я убедился, когда приобрёл два USB-хаба, один — для цифрового интерфейса к трансиверу, второй — для подключения внешнего жёсткого диска к стационарному ПК. Первый хаб на четыре порта с логотипом «DNS» был приобретён в обычном магазине, второй — неизвестного производителя на семь портов — был заказан в зарубежном интернет-магазине.

Эксперименты в лабораторных условиях показали, что оба хаба без проблем работают с мышью, клавиатурой, адаптером USB-COM и звуковой картой, оснащённой интерфейсом USB. Однако с внешним жёстким диском и FLASH-накопителем работает только хаб DNS. При подключении таких устройств через безымянный хаб компьютер выдаёт сообщение «USB-устройство не определено».

Дополнительные эксперименты с цифровым интерфейсом трансивера показали, что хаб DNS и здесь работает без проблем, а вот использование безымянного хаба приводит к «зависанию» компьютера при каждом включении передатчика. При непосредственном без хаба подключении адаптера USB-COM и внешней звуковой карты к компьютеру всё работало без проблем.

Такая ситуация меня заинтересовала. Я решил выяснить, чем же различаются эти два хаба. Почему один полностью выполняет свои функции, а второй, в принципе, работает, но не всегда и не со всеми устройствами?

Каково же было моё удивление, когда после вскрытия корпусов выяснилось, что оба хаба собраны на одной и той же элементной базе и по абсолютно одинаковым схемам! Только в семипортовом установлены две одинаковые микросхемы-контроллера USB-хаба последовательно: к одному из четырёх нисходящих портов первого контроллера подключён восходящий порт второго аналогичного контроллера. Отключение второго контроллера путём перерезания печатных проводников ситуацию не изменило. Чтобы понять причину, пришлось знакомиться с основами устройства и работы шины USB.

Первая спецификация USB 1.0 была опубликована в начале 1996 г., а осенью 1998 г. появилась спецификация 1.1, устранившая проблемы, обнаруженные в первой редакции. Спецификация USB 1.1 определяет два режима передачи информации: низкоскоростной (LS — low-speed), работающий со скоростью до 1,5 Мбит/с и полноскоростной (FS — Full-speed) с предельной скоростью 12 Мбит/с.

Весной 2000 г. была опубликована спецификация USB 2.0, предусматривающая 40-кратное повышение пропускной способности шины. В дополнение к двум ранее имевшимся скоростным режимам введён третий — высокоскоростной HS (High-speed), способный работать со скоростью до 480 Мбит/с.

В 2008 г. появился новый стандарт — USB 3.0 (Super Speed), coгласно которому скорость передачи доведена до 5 Гбит/с. Однако, чтобы достичь такой скорости, пришлось серьёзно изменить конструкцию разъёмов и кабелей, при этом полной совместимости с предыдущими версиями достичь не удалось. Этот интерфейс целесообразно использовать для связи с высокоскоростными жёсткими дисками, если требуется частая пересылка файлов большого объёма. Но за ним, несомненно, будущее.

С логотипом «USB 2.0» связан один тонкий момент. Хотя предельная пропускная способность этого интерфейса 480 Мбит/с, в спецификации заложена и возможность его работы в режимах LS и FS. Таким образом, пропускную способность 480 Мбит/с могут обеспечить только устройства, способные работать в режиме HS.

Разработчики USB рекомендуют использовать логотип «USB 2.0» только для HS-устройств, но на рынке свои законы и многие производители используют этот логотип и для FS-устройств, удовлетворяющих, по сути, лишь спецификации USB 1.1. Другими словами, надпись на упаковке «USB 2.0» ещё ни о чём не говорит. Устройства, полностью удовлетворяющие этой спецификации, должны иметь маркировку «USB 2.0 HI-SPEED» и явное указание на возможность работы со скоростью 480 Мбит/с.

Сигнал, передаваемый по линии связи со скоростью 480 Мбит/с, представляет собой прямоугольные импульсы, следующие с частотой до 480 МГц. Любому мало-мальски сведущему в радиотехнике человеку понятно, что для неискажённой передачи прямоугольных импульсов такой частоты необходимо при разработке печатной платы жёстко соблюдать требования к волновому сопротивлению линий передачи между микросхемами и разъёмами и его постоянству по всей длине линии.

Волновое сопротивление двухпроводной дифференциальной сигнальной линии на плате должно быть 90 Ом ± 10%. Линия должна быть симметричной, а расстояние между ней и другими печатными проводниками на плате — не менее пятикратного расстояния между проводниками линии. Под ними с обратной стороны платы на всём протяжении должен быть сплошной слой фольги — экран (общий провод). Участки линии, на которых эти требования не выполняются (например, подходы к выводам микросхем или к контактам разъёмов), должны быть минимальной длины.

Типичные ошибки при трассировке таких линий связи показаны на рис. 1, где 1 — разрыв экрана под линией; 2 — отвод от проводника линии; 3 — непа-раллельность проводников и изменение зазора между ними; 4 — посторонний проводник рядом с линией.

Ну и, конечно, нужно соблюдать обычные требования к монтажу высокочастотных цепей. Все проводники должны быть минимальной длины, а блокировочные конденсаторы располагаться как можно ближе к соответствующим выводам микросхем.

При взгляде на фотографии печатных плат покупных хабов видно, что в хабе DNS (рис. 2) эти требования более-менее соблюдены. Разработчики же безымянного хаба (рис. 3) применили в нём одностороннюю печатную плату, поэтому волновое сопротивление линий связи сильно отличается от стандартных 90 Ом и наблюдается высокая чувствительность к электромагнитным помехам.

В обоих хабах использованы одинаковые микросхемы-контроллеры USB-хаба FE1.1s. Сайт их производителя http:// www.jfd-ic.com/ доступен, к сожалению, только на китайском языке. Возможная схема включения этой микросхемы показана на рис. 4. Она отличается от типовой отсутствием светодиодных индикаторов активных портов и дополнительной микросхемы энергонезависимой памяти. Подробнее с характеристиками и особенностями микросхемы FE1.1s можно ознакомиться в [1] (на английском языке).

Чтобы проверить предположение, что плохая работа хаба вызвана игнорированием требований спецификации USB к топологии печатной платы, я разработал свой вариант платы. Чертёж печатных проводников на её условно верхней стороне изображён на рис. 5. Фольга на нижней стороне сохранена полностью, за исключением зенковки отверстий для выводов деталей, не соединяющихся с общим проводом. Расположение деталей на обеих сторонах платы — на рис. 6. В переходные отверстия (они показаны залитыми) вставлены отрезки лужёного провода, пропаянные с обеих сторон платы.

Геометрические размеры сигнальных линий для получения требуемого волнового сопротивления рассчитаны с помощью программы TX-LINE [2]. Она бесплатна и доступна для скачивания после регистрации на сайте. Программа не требует инсталляции, работа с ней интуитивно понятна.

Запустив программу и перейдя на вкладку связанных микрополосковых линий (coupled MS line), следует выбрать материал проводников линии — медь (copper), ввести диэлектрическую проницаемость (dielectric constant) стеклотекстолита, равную 5,5, и размеры линии. При толщине стеклотекстолита 1 мм, ширине печатных проводников 0,7 мм, расстоянии между ними 0,5 мм и толщине фольги 0,02 мм получаем на частоте 500 МГц волновое сопротивление около 93 Ом.

Все предназначенные для поверхностного монтажа пассивные элементы — типоразмера 1206 или 0805. Оксидные конденсаторы C1, C3, С5, кварцевый резонатор ZQ1 и разъём внешнего питания XS5 смонтированы со стороны сплошной фольги, остальные элементы — со стороны печатных проводников.

Если хаб будет использоваться только как пассивный (все подключённые к нему устройства будут получать питание от компьютера), то диод VD1 можно заменить перемычкой. При подключении к хабу устройств, потребляющих более 500 мА, питания от компьютера будет недостаточно. В этом случае перемычку следует удалить и, не устанавливая диод VD1, подключить к разъёму XS5 источник стабилизированного напряжения 5 В необходимой мощности.

Для эксплуатации хаба как в пассивном, так и в активном режиме без перепаек диод с барьером Шотки VD1 в нём должен быть установлен. Он исключит попадание напряжения внешнего блока питания в USB-порт компьютера.

В принципе, для уменьшения толщины платы все детали можно разместить со стороны печатных проводников, но без металлизации отверстий это усложняет монтаж. Если необходимо, можно изменить размеры платы и расположение разъёмов uSb, немного скорректировав рисунок печатных проводников.

Микросхему FE1.1 s я выпаял из своего семипортового хаба, но в Интернете её можно приобрести и отдельно. Это один из немногих контроллеров USB-хаба, выпускаемых в корпусе SSOP-28 с шагом выводов 0,64 мм. Плата под такой корпус вполне может быть изготовлена методом термопереноса рисунка на фольгу.

Испытывая изготовленный хаб, я обнаружил, что влияние электромагнитного излучения полностью исчезло, два из четырёх его портов великолепно работают с FLASH-накопителем и с жёстким диском с интерфейсом USB, но два других — только с мышью.

Пришлось выпаять из семипортового хаба второй контроллер и заменить им первый на самодельной плате. Теперь полноценно заработали три порта из четырёх. Причём перестал работать в режиме HS тот порт, который с первым контроллером функционировал без проблем.

В документации на микросхему FE1.1 s сказано, что все её экземпляры после изготовления проходят выходной контроль. Очевидно, бракованные экземпляры отправляются не в мусор, а к безымянным производителям. Либо контроллер имеет какие-то недокументированные варианты исполнения. Так или иначе, вариант с тремя полноценными портами USB 2.0 меня устроил.

Обращаю внимание, что практически все дешёвые хабы с разъёмом для подключения внешнего блока питания не имеют никакой развязки между цепями внешнего и внутреннего питания. Контакты питания всех разъёмов просто соединены между собой. В результате есть шанс вывести из строя USB-порт компьютера, подав на него напряжение внешнего блока питания, подключённого к хабу.

Если к приобретённому хабу предполагается подключение внешнего блока питания, нужно вскрыть корпус хаба и перерезать проводник, идущий от контакта 1 разъёма восходящего порта (того, который соединяют с компьютером). Для сохранения возможности использования хаба в пассивном режиме в это место можно впаять диод аналогично VD1 на схеме рис. 4. Он должен быть с барьером Шотки (для уменьшения падения напряжения) и с допустимым прямым током не менее 1 А.

Согласно спецификации USB 2.0, соединительный кабель должен быть обязательно экранированным. При покупке кабеля бывает, однако, сложно определить, есть в нём экран или нет. Единственное, что может свидетельствовать о наличии экрана — маркировка «USB 2.0 High Speed» на кабеле. Косвенным признаком служат помехоподавляющие ферритовые «защёлки» на его концах.

Однако ни маркировка, ни защёлки ничего не говорят о качестве экрана. В хорошем кабеле он должен быть из фольги, обёрнутой вокруг жгута проводов, поверх которой надет плетёный медный «чулок». Нередко производители удешевляют производство, используя вместо полноценного экрана несколько омеднённых стальных жил.

Качество экрана можно оценить, измерив сопротивление между металлическими корпусами разъёмов на обоих концах кабеля. Если оно близко к нулю, в кабеле полноценный медный экран. Если сопротивление 3. 4 Ом и более — экран есть, но он из стальных проволок. Такой кабель обычно тоньше, но его использование в условиях электромагнитных помех может приводить к сбоям компьютера. Например, когда рядом с кабелем лежит сотовый телефон или поблизости работает любительский трансивер.

Если сопротивление между корпусами разъёмов бесконечно, значит, кабель не экранирован и для работы в режиме High Speed непригоден. В любом случае корпус разъёма не должен соединяться ни с одним из его контактов. Никакие самостоятельные пайки, сращивание проводов, экранирование или замена разъёмов в кабеле недопустимы.

Самый надёжный критерий выбора — прозрачная внешняя оболочка кабеля, через которую отчётливо просматривается качественная экранирующая оплётка. А если при этом на обоих концах имеются ферритовые защёлки, то такой кабель смело можно отнести к категории PRO.

Подытоживая сказанное, сформулирую основные критерии выбора хаба USB 2.0 для высокоскоростного обмена информацией:

— приобретать хаб лучше в розничном магазине, заранее оговаривая возможность его возврата или обмена на другую модель;

— на упаковку и корпус хаба должны быть нанесены логотип «USB 2.0 High Speed» и явное указание на возможность работы со скоростью 480 Мбит/с;

— сразу после покупки (а по возможности до неё) следует проверить работу всех портов хаба с высокоскоростным устройством, например с FLASH-накопителем USB 2.0;

— если для подключения устройств к хабу или хаба к компьютеру планируется использование соединительных кабелей, предпочтение лучше отдать тем хабам, у которых все разъёмы смонтированы на плате, поскольку торчащие «хвостики» с разъёмами почти наверняка не имеют экранов. В результате один конец экрана кабеля окажется никуда не подключённым, что может привести к сбоям при работе в режиме High Speed;

— если предполагается использовать хаб с внешним блоком питания, будьте готовы к тому, что потребуется доработка хаба, описанная выше;

— никакой защиты от перегрузки в дешёвых хабах нет, чтобы там ни было написано на упаковке. Предполагается, что она имеется в USB-портах компьютера. Полноценный хаб с защитой от перегрузки — это уже совсем другая ценовая категория;

— приобретайте высококачественный экранированный кабель с надписью «High Speed» на нём, по возможности с прозрачной внешней оболочкой.

Если ни одна из продаваемых моделей хабов не устраивает, сделайте его сами, как описано выше.

1. FE1.1s USB 2.0 High Speed 4-Port Hub Controller. — URL: http://www.jfd-ic.com/ Documents/FEI. 1 s%2oData%20Sheet%20 (Rev.%201.0).pdf (13.08.14).

2. TX-LINE: Transmission Line Calculator. — URL: http://www.awrcorp.com/products/ optional-products/tx-line-transmission-line-calculator (13.08.14).

Файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0 имеется здесь

Автор: Н. Хлюпин, г. Киров

Мнения читателей

Antimonil / 03.12.2017 — 19:20
Автор ты черт гребаный, ни на схеме ни в файле *.lay не стоИт маркировка первой ножки микросхемы, развел оказалась зеркальной, с@%ка предупреждать надо.
Дмитрий / 03.02.2017 — 15:33
Уважаемый автор, правильно ли было рассчитывать волновое сопротивление при помощи вкладки связанных микрополосковых линий (coupled MS line)? Разве по этим двум проводникам распространяются разные не сигналы (прием и передача)? На Ваш взгляд не было бы правильнее рассчитывать во вкладке Microstrip?
Роман / 09.03.2015 — 13:22
Заморочился созданием хаба на сей микрухе. Новые, непаяные, заказал у производителя. Есть баг, пока не прошьешь ИДдевайса и ИД производителя в ЕЕПРОМ — иначе, чем через еще 1 хаб комп не хочет работать. Вот играемся, будем шить еепромину. skype meffistoffel_romansv8

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях

Добрый день, друзья! Иногда к моим статьям мастера пишут очень содержательные комментарии. Один из таких комментариев от Мастера Сергея хочу выделить в отдельную запись — про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях . В комментарии от Мастера Сергея хорошо сформулированы мысли по поводу конденсаторов и диагностики на системном уровне. Привожу его здесь без изменений и дополняю поясняющими картинками.

Комментарий от Мастера Сергея

Большое спасибо, Денис, за отличную статью!
Я сам весьма серьезный специалист по ремонту различной техники, написал много статей, в т.ч. по аппаратному ремонту, зачастую очень сложному (это на самом деле так, я терпеть не могу хвастовство и «понты»), но я программист по образованию и компонентный ремонт дается мне с большим трудом. Мешает недостаток базовых знаний и отсутствие опыта (или слишком малый опыт) в ремонте примитивов.

Примитивы с плюсом и минусов ковырял и чинил еще лет с 10. Тогда же отец научил меня паять и я познал опыт первых обожженных пальцев, но паял я потом почти всю жизнь отвратно. Изредка получалось все сделать качественно, как на заводе, но, в основном, выходила «кривизна» и холодная пайка. В конце концов прожив немало десятков лет на этой Земле, я задался целью изучить компонентный ремонт и научиться качественно паять.

Будучи программистом, и, имея богатый опыт относительно того, что всегда можно все откатить к предыдущему бакапу, я еще и имею соотв приобретенную черту психологии, когда человек патологически неприемлет неудачу. Ведь выгоревший транзистор, а то и уникальную микруху из бакапа не восстановишь. Но в жизни не ошибается тот, кто ничего не делает и это другая сторона медали.

У меня ушло 3-4 года на то, чтобы освоить многие фрагменты компонетного ремонта и научиться паять. В прошлом году я запаял прозрачный шлейф толщиной 0,1-0,2 мм от дисплея 31 пин шириной около 10 мм, было оборвано 3 дорожки. Паял даже без микроскопа под лупой 10x, часа 2 ушло. Все отлично пропаялось и шлейф даже не повело. До меня еще паял какой-то, видно что грамотный, специалист, но у него получалась холодная пайка и все отваливалось, очевидно, что он точно также панически боялся перегреть тончайший пластик.
Цена этом дисплею руб 300, но я был очень доволен собой.

До этого паял немало матерей. Был случай, когда я 4 часа восстанавливал 10 дорожек приблизительно такой же толщины, обрезанных напрочь уроненной кем-то небрежно в системный блок отверткой. С виду казалось, что на матери нет никаких повреждений, однако в лупу места обрывов выглядели как воронки от взрывов снарядов, проводники были местами выворочены на приличную длину.
Достижения стоили мне зрения, стала резко развиваться дальнозоркость, явно раньше, чем это могло произойти по возрастным причинам. Но даже в таком варианте я ни о чем не жалею.

Схем этих великое множество, а опыт накапливается крайне медленно. Структурированных знаний та и нет, наверное нужно было учиться в технаре или институте на радиоинженера чтобы в этом хорошо теоретически и практически плавать (у меня университетское образование). Каждый раз сталкиваясь с, казалось бы, весьма примитивной схемой я ищу статьи и опыт таких специалистов, как Вы и мне он крайне нужен и полезен.

Вроде бы схема этого блока состоит всего из нескольких десятков элементов, но, думаю Вы знаете, даже комбинаторика дает огромное количество вариантов их коммутации, а ведь каждый элемент еще имеет свои физические свойства, которые еще и могут плавать и деградировать со временем. Разобрать такую схему, например «на законы Ома и Кирхгофа», очень непросто. Именно поэтому при ремонте так важен практический опыт, иначе блок этот можно ремонтировать недели и месяцы.

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7

Вот и сегодня у меня, внезапно, сдох блоки питания от ДЛинковского USB Hub DUB-H7 2008 г. в. Я даже не надеялся найти разбор ремонта именно такогор блока и просто искал по симптомам, на предмет отсутствия напряжения на выходе при наличии всплесков до 0,5 В при каждой попытке измерения. Конечно, увидев в результатах поиска разбор ремонта «какого-то» длинковского блока питания, и ткнул ссылку ожидая увидеть что-то более близкое к моему блоку, хотя отлично знаю, что не то что блоки, но и сами устройства, зачастую отличающиеся лишь ревизиями хардвера, делают самые разные компании далекие от ДЛинка как я от Луны.

Я весьма внимательно читал статью, анализируя направления поиска неисправности. Но лишь пару раз прочитав ее пару раз, сделав анализ своей платы, внезапно, обнаружил…. что у меня точно такой же блок… 🙂
На самом деле блок у меня не точно такой же а почти такой же JTA0302F-E и его номинал 5V 3A вместо 2,5A. Но схема и плата у него точно такие же. Отличаются лишь номиналы некоторых элементов, например, C11 у меня на 10 В 330 мкФ вместо 16В 220 мкФ.

Собственно, с C11 все и началось. Он был явно вздут и я его заменил. Однако никакого эффекта это не дало. Делал я это еще до поиск инфы, поэтому почитав статью не проверив подумал, что «типовой» C6 это и был вздутый кондер. Поэтому внимание переключил на алгоритм поиска, который Вы дали в комментах.

Сразу столкнулся с тем, что у транса 3 вывода с одной стороны и 4 с другой. Ну не знаю я почему так… Понятно, что там обмоток «более чем 2», но зачем они нужны не понятно, соотв не понятно и как их звонить. С «дилетантской» точки зрения это затык. Прозвонил «что звонилось» и отложил этот вопрос.

Стал смотреть далее. Померил напругу до и после высоковольтного кондера (выпаивать не хотелось, так и остался стереотип не паять лишний раз чтоб не испортить, плюс это потери времени), вроде напруга была (т.е., как минимум, обрыва нет), сел чесать репу как проверить транзистор и стабилизатор, потыкал по схеме в надежде найти обрыв цепи )пропажу напруги после какого-то элемента). Транзисторы до того много раз звонил, но каждый раз разбирая логику по схеме, слету не понимаю, да и забываю каждый раз, пока сложен мне внутрисхемный анализ.

Вдруг, опять же внезапно, понял, что C6 это не тот кондер, который я менял, а совсем другой и с другой стороны платы… На вид он был абсолютно нормальный. Но, коль скоро это «главная типовуха», сразу побежал выпаивать. Кондер показывал 0 мкФ… После замены все сразу завелось, а у меня была острая нужда в этом хабе именно в данный момент, так что Вам низкий поклон!

К сожалению, а может быть и к счастью, когда мы рождаемся, мы не все знаем об окружающем мире. Век живи, век учись, наверное это правильный подход чтобы прожить счастливую в плане творчества жизнь. Но, в какой-то момент мы все еще не знаем и учимся. Профессионалу кажется, что многие вещи очевидны, но это не так для дилетантов. Было бы здорово, если бы в статьях для новичков было на пальцах объяснено как проверить транзисторы и стабилизаторы (к слову имеющие внутри очень нехилую схему, которую Вы привели), как распознать обмотки этого типового транса и какие пины промерять (еще важно пояснить почему!).

Любые теоретические познания легче м быстрее воспринимаются и закрепляются на практическом опыте, это уже вопрос педагогики. Именно поэтому стоит останавливаться на таких, казалось бы примитивах с вашей точки зрения. Больше людей сможет разобраться с вашей статьей, починить устройство и заинтересоваться электроникой.

Мысли о радиодеталях

Относительно деталей. У меня богатейший опыт замены деталей БУ.
Техники у меня валяется, наверное, тысячи единиц, поскольку я ею занимаюсь всю жизнь. Мне ее немало отдают в любом виде на запчасти, еще и с помоек таскаю зачастую очень интересные уникальные экземпляры. Так вот, я считаю, что замена деталей на новые совсем не всегда оправдана. И особенно, что удивительно, это касается электролитов! Везде пишут, что электролиты сохнут с годами и их надо ставить новые из магаза. Это НЕ ТАК!

У меня и у моего друга, который придерживался общей точки зрения, лежали тысячи этих кондеров «из магаза», в т.ч. от «не самых левых» производителей. Так вот многие из них посохли еще до того, как их первый раз впаяли. А с другой стороны, только что я выпаял кондер 25 В 47 мкФ из платы от телевизора, произведенного 25 лет назад, померил его и ожидаемо(!) обнаружил, что его «остаточная» емкость более 51 мкФ. Померял несколько раз. Сомневаться в точности измерений у меня причин нет — мерил дорогой Appa-ой, стоимостью более 200 долларов с официальным сертификатом на средства измерения РФ.

Следует добавить, что электролит не «обычный», а Samxon, что, как помнится, производство от Самца.

И это, именно, типичная ситуация! Детали выпущенные в 80-90х и даже в начале 2000х годов, зачастую, гораздо лучше, тех, что выпускают сейчас. Тем более, это касается того, простите китайского говна, что продают у нас в радиомагазинах. Лучшее, что там можно найти — это Jamicon. Про японские кондеры даже говорить бессмысленно, ибо даже в брендовой технике сегодня сплошь полу-левый Китай. Причина этому явлению — копроэкономика. Производители обезумели и обнаглели в стремлении навязывать бесконечные циклические продажи техники задолго до того, как она могла бы физически и морально устареть.

Программируемый износ вносится на всех этапах производства. Поэтому кондеры и сохнут. Конечно же, влияют и их нагруженность и температурный режим внутри корпуса. При высокой температуре электролит закипит и его неизбежно будет выдавливать наружу давлением, соотв он высохнет, даже если не «вскроется крестом». Но практика есть практика — старые электролиты, выпущенные 20-30 лет назад оказываются настолько герметичными, что за столь огромный срок не допускают испарения электролита в значимых количествах.

Следует, однако, заметить, что бывают и исключения. Как-то тот самый, мой друг, который меня многому научил, чинил древнюю VHS то ли Video-8 камеру от топового японского бренда (на помню я — сони там была, панас или дживис, не суть важно). Разобрал, нашел высохшие электролиты, заменил, собрал — камера завелась, но показывала ЧБ. Отложил он ее, потом снова разобрал, долго искал проблему, потом нашел еще высохшие электролиты, заменил, собрал — без изменений. Снова разборал…

И так разбирал он ее раз 10, а, кто не знает, разборать собрать камеру модет отнять 1-2 часа ибо там очень сложная и компактная механика. Без сборки некоторые камеры тупо не проверить — платы не соединены. В ОСЦ, наверное, есть стенд, но не у «простых людей».

На последнем этапе, поменяв десятки кондеров и потратив десятки часов рабочего времени, он, будучи уже изрядно зол, заменил ВСЕ то ли 100, то ли 200 конденсаторов (там была куча SMD), после чего камера успешно завелась и работает по сей день. За работу хозяин «прислал» 5тр, хотя древняя камера не стоит и 10% от этой суммы (на Авито, например), и, ежу понятно, что десятки часов тяжелой работы стоят куда дороже, просто неудобно было хозяина грузить, который почему-то очень ценил именно эту камеру «как память» и слезно просил починить (по знакомству), хотя ему сразу сообщили, что не проблема купить на Авито за копейки аналогичную. Так что, случаи бывают разные, надо просто проверять элементы перед установкой и будет все «тип топ».

Напрашивается вывод — ставить в нагруженные места электролиты, выпаянные из такой старой техники, где можно найти и корейские и японские электролиты, да и просто качественные, брать с большим запасом емкости и напруги, как раз чтобы компенсировать нагрузку и нагрев (еще и LowESR), либо заменять вообще на полимеры и прибор станет, по сути, вечным. Причем, стоит обратить внимание, что чем старше прибор, где электролиты сохранили свою емкость, тем лучше.

Если они за 25 лет не высохли, то, наверное, еще долго не высохнут (если, конечно, их не изнасиловать перегревом, из-за чего они выдавят электролит в силу давления или лопнут по безопасности). Следует добавить, что и иные элементы, которые я выпаиваю из древней техники сплошь имеют номинальные или лучшие характеристики. Я уже много лет кондеры не покупаю. Компонентным ремонтом занимаюсь не каждый день, и мне запасов дохлых плат хватает с избытком.

Помойки полнятся «новыми» разбитыми бомжами на медь, CRT-шными телеками, которые ныне «не в моде». Мало того, повторных ремонтов по той же причине — высыхания кондеров снова — еще не делал.

Update 23.10.2018 г.

Спасибо, друзья. Очень рад, что моя статья вам понравилась. Спасибо Денису, что счел мой труд достойным внимания и выделения в отдельный материал. Вообще, тут очень уютная атмосфера, лишенная какой-то «нездоровой конкуренции», соперничества за внимание публики, что сильно мешает на многих больших и очень хороших форумах. Любовь, знание и сотрудничество делают людей сильными, позволяют созидать, преодолевать трудности и покорять вершины.

Статья вызвала отклик, интерес. Коллеги правильно подняли различные аспекты затронутых проблем. Постараюсь как-то прокомментировать…

maxkorg поднял вопрос об уходе характеристики ESR

по мере старения или износа электролита.

Знаете, я об этом даже не думал, не знал, что она может уйти. Может читал где-то, но не помню… Как-то подразумевал, что если электролит сохранил емкость, значит с его физикой все в порядке, электролита достаточно и остальные характеристики, в т.ч. ESR не деградировали тоже. Я сколько раз перепаивал старые кондеры, показавшие номинальную емкость или близкую к ней, каких либо проблем не наблюдал. Но у меня не так много подобной работы. Я далеко не каждый день чиню «хардвер». Все больше за компом, а хватает и чисто механических работ. Может быть у кого-то есть богатый опыт и некие достаточно достоверные выводы, подкрепленные практикой?

Что касается упрощения схем, отказа от защитных механизмов, это давно приобрело всеобъемлющий характер. Производители «измором» приучили потребителей к одноразовости продукции, а сокращение защитных механизмов дает экономию сырья и комплектующих, обеспечивая постоянный спрос на новую продукцию по «любым причинам». Боюсь, защитные цепи уже давно вообще бы убрали из техники, если бы не ответственность за пожарную безопасность и вред здоровью потребителя. Вопрос о переделке продукции с завода не то, что назрел, а перезрел. Гарантия это миф. Ее стоимость составляет не более 1-5% стоимости изделия, а трудности реализации права (везде обман и отфутболивание), вообще сводят такие «страховые» преимущества к нулю.

Я не пользуюсь гарантией. За 20 лет воспользовался лишь 2 раза, поскольку дефект возник немедленно после покупки, а замена осуществлялась быстро и беспрепятственно, причем, мне даже специально ехать не пришлось второй раз, ибо я был готов приобрести новое изделие на замену без обращения в гарантию, причем так бы и поступил на месте, если бы не инициативное предложение магазина выдать новое изделие немедленно взамен бракованного.

Если гарантии не будет вовсе мне это было бы абсолютно все равно. Я жил в таком мире в 80-е и 90-е. Вся импортная техника стоила целое состояние и никаких гарантий не предоставлялась, иногда, кроме личных поручительств. И, знаете, никто не умер. Я и сам такие поручительства давал, когда торговал дорогущей техникой и исполнял свои обязательства без вопросов и за свой счет, и тоже «не умер», поскольку все делал предельно качественно, а косяков было мизер. Счастья, при этом, было куда больше, убытков минимум и даже «трава зеленее», поскольку нервы никто не трепал, а к делу относились трепетно. 😉 Мне не проблема взять на себя риски и уйти от бесплодных споров и потери времени, халтурного ремонта и т. д. Возможно, следует применять гарантию лишь к особенно дорогим товарам, стоимостью, ну скажем, минимум в сотни долларов, но тогда выделить на ее стоимость заметно больший процент и обязать поставщика нести издержки по вывозу-доставке тяжелых предметов, перемонтажу и т. д., равно как и риски неумышленного повреждения (прочность ведь тоже зависит от производителя). Т. е. сделать нечто вроде обязательного страхования, от которого можно отказаться письменно в полном объеме (с возвратом стоимости страхования), если желаешь взять все риски на себя.

Только не надо путать гарантию и гражданскую ответственность. Если лицо нанесло вред, в т. ч. путем продажи неисправного товара (если такое его состояние не было оговорено), оно должно нести ответственность и за «недосмотр» и, тем более, за умышленный обман (причем последнее является уголовно наказуемым деянием — мошенничеством).

XomkaMSI развил тему по ESR…

Зачем вообще нужны конденсаторы с LowESR. Мне друг объяснял и потом я еще читал… Что же скрывается за индуктивностью и колебательными контурами, малопонятными дилетантам…?

Именно цифровая техника создала высокую потребность в таких конденсаторах, со «сверхнизким эквивалентным последовательным сопротивлением» и широкое их применение. Дело в том, что цифровая техника работает с физическими стробами, кодирующими единицы и нули. Если посмотреть график напряжения цифровой линии передачи данных на осциллографе, график выглядит как прямоугольные всплески и падения до дискретных, т. е. точных, уровней напряжения через кратные промежутки времени. Т. е. идет линия внизу, соответственно 2 В на протяжении 1/n доли секунды, потом резко, почти мгновенно, напряжение подскакивает до 5 В и идет линия по верху тоже некий промежуток времени, кратный частоте дискретизации, т. е. времени отведенному для передачи одной единицы информации — бита (ну, или нескольких подряд). Тут уровень 2 В соответствует 0, уровень 5 В — соответствует 1. График с такими «квадратными всплесками и падениями» называется стробы. Если в течение 1 или более периодов напряжение будет 2 В, значит передается 1 или больше «нулей». Если 5 В — то «единиц». Как только напряжение «прыгает» или падает происходит смена 0 на 1 или 1 на 0. Немного упрощенно, зато понятно. При передаче есть еще различные методы синхронизации, контроля ошибок и т. д., но их привнесение сюда только все усложнит. Уровни напряжения тоже могут быть разными, это т. н. 12-и, 5-и, 3,3-х, 2.5-и, 1.8-и-вольтовая логика или еще более низковольтная, как в современных процессорах, ибо меньший диапазон «прыжков» напряжения позволяет быстрее их осуществлять (соотв возрастает скорость работы), но усложняет конструкцию, ибо труднее добиться точности при «мелких колебаниях». Уровни, кодирующие «нули» и «единицы» меняются, но суть остается.

Для точного выявления и декодирования сигнала задаются границы напряжения, которые должны интерпретироваться как 0 или 1. Например, от 1 до 2 В — это «ноль», а от 4 до 5 В — «единица». От 2 до 4 В — защитный интервал, неопределенность. Все значения условные, за точными «идите» в спецификации.

Поэтому мы и видим стробы на графике…
Теперь, думаю, понятно, что стабильность напряжения в цифровых цепях имеет первостепенную важность. От этого зависит правильное декодирование сигнала, а не стабильное напряжение ведет к потере данных, рассинхронизации и малопредсказуемым сбоям. Если мы передавали «ноль» как 2 В и наложился скачок напряжения питания в 2 В, то напряжение кратковременно скакнет до 4 В, что приемник может распознать как «единицу». И, наоборот, передавали 4 В, питание «просело», осталось 2 В — приемник увидит «ноль», хотя передавали «единицу».

Если потерялся один бит и предусмотрена синхронизация, проверка на ошибки передачи, то можно поправить дело повторной передачей, как, например, на «всяких» COM-портах, или USB, с их «кабелями», «разъемами» и «прочими наводками», то на высокоскоростных шинах памяти, обычно, нет никакой проверки, коррекции (см. «особые» модули памяти с ECC для серверов и т.п.), там все должно работать «как часы», и оно работает, годами, пока все исправно…

Одновременно с развитием цифровых технологий широкое распространение получили т. н. импульсные блоки питания. В любом компе, да и иной цифровой технике, сегодня стоит именно такой блок питания. Исключения, разве что, для аудиофилов. «Теплый ламповый звук» не терпит компромиссов, он стоит «Денег» и экономить «не прилично»… Ни на цене сырья и комплектующих, ни на весе и размере… Посему вместо развития духовности и эмоциональных переживаний, связанных с музыкальными произведениями, там больше обсуждают технические детали, но более всего цены той или иной «спецтехники», создающие основную ценность таковой для большинства участников, несмотря на некоторые выдающиеся технические изыски.

Причина проста и прозаична. Конструкция импульсного блока питания позволяет заменить тяжелый и громоздкий, дорогой в изготовлении (ибо идет много сырья, особенно дорогой меди) «классический» понижающий трансформатор, с выпрямителем и стабилизатором напряжения, на маленький, тоже с выпрямителем, стабилизатором напряжения и т. н. ШИМ контроллером, схемой, выполняющей т. н. широтно-импульсную модуляцию питания. Если «классический» трансформатор, хорошо знакомый по курсу физики в школе, выдает стабильное напряжение на выходе, зависящее только от напряжения на входе, то импульсный блок питания выдает последовательность высокочастотных импульсов, когда напряжение прыгает от нуля (или почти от нуля), до номинального. Мощность трансформаторного БП зависит только от размера трансформатора, который соответствует толщине провода при заданном количестве витков, соответствующей его общей массы и способности распределять выделяющееся тепло в окружающую среду. Если через провод потечет слишком большой ток, то провод не успеет рассеять тепло в тело трансформатора, оттуда в окружающую среду, произойдет перегрев провода, он расплавится, цепь разорвется и трансформатор перестанет работать. Поэтому трансформатор делают достаточно большим и с достаточно толстым сечением провода, способным передавать большой ток там, где он требуется.

Импульсный БП позволяет сильно уменьшить размер трансформатора. Я не вдавался в теорию, физику явления, почему это позволяет передать больше энергии, но маленький, значительно меньший трансформатор выдерживает такую же нагрузку, как и гораздо больший при постоянном напряжении.

Ток в обоих течет в одну сторону, т. е., по сути, он постоянный в смысле направления своего течения.
ШИМ контроллер в импульсном БП позволяет регулировать количество передаваемой энергии. График выхода тока из ШИМ контроллера напоминает стробы в цифровых линиях передачи информации. Для передачи энергии ШИМ контроллер поднимает напряжение до номинального и поддерживает его определенное количество времени. Потом напряжение падает и остается низким определенное количество времени. Далее цикл повторяется. Если требуется передать больше энергии, высокий (номинальный) уровень напряжения поддерживается большее количество времени, а низкий — меньшее. Т. е. ширина импульса (всплеска напряжения) увеличивается. Отсюда и название. Думаю, ежу понятно, что если дольше передавать энергию и короче не передавать, то в целом передать удастся больше. И наоборот. В среднем, количество энергии будет стабильно и соответствовать потреблению полезной нагрузки (с учетом ограничивающих цепей).

Иными словами, ШИМ регулирует передачу энергии не изменением тока или напряжения, а временем передачи, что непривычно для неподготовленного читателя, интуитивно ориентирующегося на методы из школьного курса… Надеюсь, мое пояснение поможет осознать суть такого, «необычного» метода и отложить ее в вашу «копилку знаний о мире».

От электричества нам нужны не напряжение и не сила тока, являющие собой технические категории. Человеку нужна и полезна энергия, которую он желает использовать «в своих корыстных целях» 🙂 , а как ее передать «куда следует» — технический вопрос. Вас вряд ли интересует, какой гнилью питаются грибы «после дождичка в четверг», но вы обязаны разбираться в грибах, чтобы накормить свою семью вкусной едой и не потравить ядовитой гадостью. Именно поэтому вы почитаете книжку и проясните в каком месте грибы собирать не стоит. Просто так читать — тоже интересно, не стоит этого избегать, просиживая штаны у телевизора за просмотром «порноновостей» из мира «моды» или «гаджетов», но почитать по делу — еще и непосредственно полезно.

Регулировать ток или напряжение проще, как и учат в школе, но метод с ШИМ выгоднее, как указано выше, устройство получается компактнее и удобнее… Для человека. Все что мы делаем — для человека и без человека теряет смысл, но и человек должен думать и делать качественно (в т. ч. даже уметь пользоваться), чтобы техника служила ему верой-правдой и не создавала проблем.

Однако, такая технология несет не только выгоды, но и вторичные сложности. Импульсы, которые создает ШИМ контроллер, создают большое количество «помех» в запитанных блоком цепях. В классическом трансформаторе напряжение тоже «болтается», но не «по его вине», а потому, что на входе у него «синусоида» напряжения от сети переменного тока, лишь с инвертированными выпрямителем — диодным мостом, полупериодами — т. е., вместо синусоиды от «глубокого минуса» до «высокого плюса», присущей переменной сети на входе, приходит череда «полусинусоид», в которой напряжение плавает не от » — к + «, а от 0 до +380 В с частотой 50 Гц (в Америке, соотв, до около 200 В и 60 Гц), что и дает «действующее», эквивалентное напряжение 220 В «постоянного тока» (в Америке, соответственно 110 В). Если блок стабилизирован, стабилизатор напряжения на выходе сглаживает колебания и выравнивает напряжение на уровне стабилизации. Я не слишком хорошо знаком с конструкциями подобных схем. Сейчас есть готовые микросхемы. Дал на входе «что Бог на душу положит», а на выходе… красотааа…

Наверное качество стабилизации зависит от качества схемы, но некая часть колебаний, а, стало быть, и помех, должна проникать за стабилизатор, если он не фатально сложен. На этом участке ставятся конденсаторы, помогающие сгладить колебания напряжения. Когда напряжение повышается, конденсатор заряжается, когда падает — разряжается на выход, поддерживая стабильное напряжение в запитанной цепи.

В импульсном БП, на низкочастотные колебания питающей сети, накладываются куда более высокочастотные колебания ШИМ. Теперь можно себе представить какая чехарда будет твориться на выходе такого БП. На колебания сети питания (десятки Гц) накладываются колебания ШИМ (десятки/сотни кГц) и колебания в цифровых линиях передачи данных (от десятков кГц до ГГц). Естественно, это легко вызовет помехи, искажение сигналов, рассинхронизацию и ошибки передачи данных.

Поэтому, для гашения помех, все линии питания, как внутри БП, так и внутри схемы потребителя пропускают через довольно емкие конденсаторы. На каждом «узком месте» производится фильтрация. Только вот, если с низкочастотными помехами справится «обычный» электролит, то при высокой частоте колебаний напряжения он просто не успевает заряжаться и разряжаться. При этом помеха, т. е. колебания, проходят на выход конденсатора и попадают в цифровые линии передачи данных. На Лурке это называется FAIL. 🙂

Если аналоговые схемы еще как-то терпимы к этому, «трещит но работает», то искажение цифровых данных легко может повесить всю систему. Например, если в линии вывода на дисплей, исказился один случайный бит и одна точка поменяла цвет с голубого на красный… Хрен с ним, переживем как нибудь, но «красный — цвет опасности». 😉 В другой передаче передавали адрес данных, он исказился и вместо «Камчатской улицы» посылка ушла на «Камчатку»… Крошечная ошибка одного бита вызвала глобальные последствия. Ремонт устройства с такими плавающими искажениями иногда может длиться дольше, чем Почта России отвезет посылку на Камчатку и вернет обратно, на Камчатскую улицу и закончиться…. Ничем… Покупкой нового устройства.

Найти одну ошибочную передачу среди триллионов корректных, мягко говоря, очень не просто… Заставить ошибку проявляться вновь на «стенде» (если таковой существует) тоже не просто, если и возможно, ибо надо, как минимум, предполагать, где она могла закрасться, иметь туда доступ и соответствующий «инструмент» (оборудование) и сообразить как спровоцировать сбой.

Чем больше искажений на шинах данных, тем быстрее пойдут глюки и устройство может вообще не стартовать, поскольку для его приведения в рабочее состояние часто необходимо выполнить первичную программную инициализацию, но даже ее завершить не удается. Однако, что выглядит курьезно, в этом случае, искать проблему нередко легче, чем когда она случается раз в неделю.

Из этого следует, что фильтрация помех в цифровых линиях — архиважная задача, как сказал бы Владимир Ильич. Справиться с высокочастотными помехами и призваны конденсаторы LowESR. Скорость их переключения с заряда на разряд и обратно гораздо выше, чем у «обычных». Поэтому они и успевают сгладить такие помехи. В цепях цифровых схем (как я понимаю) это — их единственная задача. Поэтому, по заверениям многих электронщиков, характеристика ESR гораздо важнее остаточной емкости конденсатора, который, как я понимаю, имеет большой запас по отношению ожидаемым помехам, но не к предельным нагрузкам по току, которые нередко превышаются, т. е. не по энергетической нагруженности, которая нередко приводит к нагреву и высыханию, а по отношению к способности фильтровать, те самые, «мелкие» высокочастотные помехи. Поэтому они успешно ставят даже электролиты с уменьшенной емкостью, особенно полимерные, но с хорошей ESR характеристикой, и все работает, ведь основная задача такого электролита, не «питать какую-то цепь емкостью» (не соображу как еще выразиться), а быстро успевать сгладить мелкие «вибрации». По этой же причине, как я понимаю, устройство нередко нормально работает даже когда там часть электролитов, по критически важным линиям, почти высохла. Причем, бывает, начинаешь менять, а часть уже давно потеряла емкость, но все прекрасно работало, пока какой-то из них ее вообще ее не потерял, либо не сгорел, ушел в обрыв или КЗ. А ведь в цифровых линиях, как я писал выше, все весьма «бинарно», или пан или пропал. Чуть только пойдут искажения — все сразу «глюкнет».

Если хочется высокой надежности после замены электролитов в таких цифровых цепях, все грамотные специалисты рекомендуют менять их на полимерные, даже с потерей емкости в полтора-два раза. Практика показывает, что после этого техника работает годами и проблем в этой части более не наблюдается.

А вот в блоке питания уменьшенной емкости электролита может не хватить, ибо они там часто стоят на цепях, сглаживающих низкочастотные колебания, имеющие большую амплитуду и период. При малой емкости, ее просто может не хватить для прохождения периода «полусинусоиды». При нарастании напряжения конденсатор окажется полностью заряженным еще до прохождения пика напряжения, а позже не сможет отдать достаточно заряда для прохождения «нуля». Зависит это от силы тока, протекающего через цепь, которая ограничена пропускной способностью схемы блока. Как я понимаю, заряженный электролит продолжает пропускать ток, одновременно забирая его на входе и отдавая на выходе, но сгладить рост напряжения уже не может, не может забрать больше, чем отдает, и оно повышается на выходе. Одновременно, в момент разряда не удастся поддерживать стабильное напряжение на выходе, поскольку заряд исчерпается быстрее, чем будет пройден интервал его падения на входе и напряжение на выходе просядет на какое-то время.

В итоге, напряжение будет плавать на выходе, что влечет неспособность блока качественно стабилизировать напряжение. При этом, вполне возможно, что фильтровать высокочастотные колебания схемы ШИМ он успеет…, если он стоит во вторичке, за ШИМом, и у него будет низкий ESR.
Последствия могут быть разные. Какие-то колебания погасят конденсаторы во вторичных цепях, в меру своих характеристик, но если «все не справятся», прибор перестанет работать. Скорее всего, на практике, низкоемкий кондер начнет перегреваться и вскоре выйдет из строя, если его характеристика не позволит выдерживать ток конкретного потребителя. Токоограничивающие схемы БП, рассчитанные на более «крупный» кондер не станут ограничивать ток до достижения порога, являющегося для «того кондера», уже завышенным.

Из практики известно, что электролит, работающий на пределе, тем более, за пределами своего номинала начинает греться, а значит вырастет давление электролита внутри и он будет стремиться найти выход наружу, где давление меньше, просачиваться через сочленения корпуса конденсатора и испаряться. Если давление сильно вырастет, а утечка через швы корпуса будет слишком медленной, корпус может не выдержать и конденсатор вздуется, затем взорвется, для чего и сделан подрез крышки крестом, чтобы крест лопнул «по безопасности», энергия ушла вверх и иные повреждения вокруг конденсатора свелись к нулю.

Конденсатор, потерявший электролита более, чем его заложено в запас, начнет терять емкость и, как я думаю, снизит предел пропускания по току, ибо внутри электролит переносит заряд и, если его мало, он не сможет это делать достаточно быстро. Все это ведет к вторичному усилению нагрева, ускорению деградации, а в конце, процесс может приобрести лавинообразный характер, что и приведет к окончательному отказу в работе (обрыв, КЗ, взрыв).
Следует заметить, что иногда схема продолжает работать, даже если какой-то электролит вышел из строя полностью, например взорвался. Другие электролиты берут на себя часть нагрузки, либо помехи уходят к потребителю, но его собственные фильтрующие схемы справляются с ними. Излишне, наверное, говорить, что эти схемы попадут под повышенные нагрузки и вряд ли долго «протянут» после этого.

Понятно, что конденсатор, имеющий гелеобразный электролит менее склонен к высыханию. Твердые вещества, в т.ч. «полужидкие», гелеобразные, гораздо сложнее выдавить через щели корпуса, чем жидкие и они испаряются крайне медленно. Это общее правило известно в быту. Поэтому конденсаторы с гелеобразным электролитом куда надежнее и легче выдерживают высокие нагрузки, очень медленно деградируют. Но вот беда, они значительно дороже и найти такие емкостью более 820 мкФ очень сложно.

Есть и иные, в т.ч. твердотельные конденсаторы, но их емкостные, частотные или иные характеристики делают их непригодными для многих применений. Например с середины 2000х в компьютерной технике появились твердотельные танталовые конденсаторы. Все бы хорошо, и высокочастотные помехи они отлично фильтруют, считаются «вечными», но… Их максимальные емкости не превышают десятков мкФ, причем они имеют весьма крупный размер даже при такой емкости. Кроме того они очень дороги, поэтому их ставят лишь в наиболее важные цепи питания CPU.
Вам не удастся заменить электролит на мат плате или в БП на такой, разве что, вешать кучу в параллель как гроздь винограда… Вместо одного маленького электролита… 😉

Обобщим… Емкость конденсатора, необходимого на замену «сдохшему» нужна такая, чтобы ее было достаточно для данной цепи. Если ее будет больше, то это ничего не изменит, кроме того, что конденсатор будет работать не на пределе своих возможностей и меньше греться и деградировать со временем. Поэтому, чтобы не пересчитывать всю сложную цепь, ставим номинал как с завода или более.

Если же превышается характеристика конденсатора по пределу напряжения в цепи, то возможен пробой между обкладками и КоЗа, т.е. ток потечет прямо на выход, минуя электролит, а не будет заряжать конденсатор, что автоматически приведет к прямому прохождению всех колебаний со входа на выход, а значит, весь смысл такого конденсатора теряется. Конденсаторы устанавливают с приличным запасом по напряжению. Опять же, значение имеет достаточность, а не «число на корпусе». При замене можно ставить номинал с завода или модели с более высоким предельным напряжением. Если через конденсатор «на 16 в» будет течь ток с пределом напряжения в 5-6 в, «никому плохо не будет»… Конденастор его выдержит, «не хуже и не лучше», чем 16 в, а вот 25 в может и не выдержать и случится пробой между обкладками. Пока пробой не случается, всем пофиг, что там написано на корпусе! Если достоверно известно, что напряжение в цепи не достигает каких-то пределов, можно смело ставить конденсатор на меньший предел напряжения, чем был с завода, как в случае с блоками D-Link, ставшими предметом обсуждения статьи выше. Там в более мощном блоке стоит кондер на 10 в, но у него больше емкость, чем у кондера из менее мощного блока, который на 16 в. В том случае важна достаточная емкость, тогда как напряжение не достигает ни 10 в, ни 16 в. Блок на 5 в, ну плюс колебания…

Напрашивается вывод всегда ставить на замену электролиты большей емкости и с высоким «номиналом-пределом», напряжения. Можно так делать и это даже хорошо, но вот… Физика мешает, точнее механика… Не лезут большие во многих случаях, места не хватает. Конденсатор на большую емкость имеет большую площадь обкладок. Конденсатор на более высокое напряжение имеет больший зазор между обкладками, чтобы избежать пробоя (см. школьный курс, тему «дуговой разряд»). Все это ведет к увеличению размера элемента. Более крупный элемент еще и тепло быстрее отдает в окружающую среду, а значит меньше греется, но… Нэ лЭзЭ… Не все коту масленница. Смотреть надо не только на «размер», более качественное изделие способное обеспечить надежную и долгую работу при компактных размерах и номинальных характеристиках. Где такие найти в больших количествах и задарма я писал в предыдущей статье.

По поводу Jamicon-а и других производителей.
Сразу оговорюсь, что Jamicon, это тайваньский бренд, хорошие конденсаторы, как например, и кулеры. Они долго работают, я не припомню случаев их скорой смерти после замены, но, тем не менее, менял я их не редко.

Тоже самое касается и вентиляторов (fan-ов). Чип-и-дип весьма широко ими торгует, представлена чуть ли не вся номенклатура, но стоят они там слишком дорого, при том, что десятилетия не проработают. В противовес, в компьютерных магазинах они почти не представлены, хотя могли бы составить конкуренцию всему «китаю», имея адекватную цену, а не «как в Чип-и-дипе». Единственное, что можно найти из действительно брендовых вентиляторов, отличного качества — фены PanaFlo (Panasonic, Ball) и Sony SF (FDB) китайского изготовления (японские, позже китайские PanaFlo, Sony, Sanyo-Denki, Nidec могут, бывало, находиться в отличном состоянии через 20 лет) под личиной НЕКОТОРЫХ моделей Sythe, только 80, 92 и 120мм (ок 20 долл в розницу). Случайно можно обнаружить продукцию указанных брендов, а также тайваньские (чаще китайского изготовления) Jamicon, Delta, LiteOn, Everflow (значительно уступают в качестве, но с «китаем» не сравнить в 90% случаев) в магазинах, торгующих комплектующими для серверов (напр ServerTorg), в комплекте изделий для охлаждения (цены от «даром» до «небес», фэны выявляются по фото), либо только вытаскивать из брендовых серверов, компов (брендовые компы и боксовые кулера, имеющие полугерметичные подшипники, старые видяхи) или иной техники (все даром или за копейки). Заказать новые брендовые кулера практически невозможно (треб заказ на десятки тыс штук).

Все тоже самое и с кондерами, требуются колоссальные партии, чтобы с вами начали разговор в Самсунге, тем более, в Японии. И тоже самое и с аккумуляторами. То, что продают в китайских, большей частью в американских магазинах в тех исполнении — подделки. Про ритейл и говорить нечего, там подделки 100%. Крупная компания еще может заказать что-то на крупнейших заводах, но даже китайский сборщик телефонов, к примеру, не может себе позволить поставить «кастомный дисплей». Как только производство какой-то модели прекратят по уменьшению спроса, его «пошлют» с его 10 или даже 100 тыс штук… Наши разрабы об этом писали. Представьте себе нелепость положения «Чип-и-дипа», пытающегося заказать даже по 10тыс конденсаторов 50 видов. Конденсатор не дисплей, его стоимость в десятки и сотни раз меньше… В пакете по 1000 шт ранее можно было взять по 3руб и это оооч дорого… Потому, даже в Чип-и-дипе, хотя это крупнейший ритейлер в России, никогда не будет японских кондеров. Их, наверное, нужно заказывать миллионы, несмотря на то, что они типовые. Возможно крупные китайские дистриьютеры могли бы помочь с крупным оптом, распределить его по более мелким компаниям, но, видимо, спрос слишком мал. Производители массовой техники хотят дешевле и «чтобы ломалось». Им не нужны «вечные кондеры», а ремонтники столько не купят.

Я не во всем профессионально хорошо разбираюсь. Сорри за АшиПки и оЧеПЯтки, если что. Надеюсь более грамотные специалисты подправят огрехи.
Всем удачи и интересных проектов!

От Мастера Пайки

На связи Денис — автор блога Мастер Пайки.
Сергей, спасибо за Ваш Труд в комментариях на моем блоге. Ваши пожелания по диагностике компонентов я конечно учту при написании новых статей.
Ваш комментарий в качестве отдельной статьи про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях — это будет полезно другим ремонтникам и обычным людям. У Вас хорошо сформулированы мысли по поводу конденсаторов и диагностики на системном уровне.

С уважением, Мастер Пайки.

ADUM4160 Техническое описание и информация о продукте

Особенности и преимущества

Полная совместимость с USB 2.0
Передача данных в режиме low и full speed: 1.5 Мбит/с и 12 Мбит/с
Двунаправленная связь
Защита от короткого замыкания по линиям xD+ и xD−
Работа от напряжений питания 3.3 В и 5 В (два режима конфигурации подсистемы питания) – Дополнительную информацию см. в техническом описании.

Защита от контактного электростатического разряда — Класс 3A в соответствии с ANSI/ESD STM5.1-2007
Работа при повышенной температуре: 105°C
Устойчивость к высоким синфазным импульсным помехам: >25 кВ/мкс
Доступна оценочная плата
Обсуждение других особенностей см. в техническом описании.

Подробнее о продукте

ADuM4160 – это изолятор порта USB, построенный на базе технологии iCoupler® компании Analog Devices, Inc. Благодаря комбинации быстродействующих схем, изготавливаемых по технологии КМОП, и технологии производства монолитных трансформаторов без сердечника эти компоненты гальванической изоляции обеспечивают превосходные характеристики и легко интегрируются с периферийными устройствами, обладающими интерфейсом USB low и full speed.

Интерфейс USB во многих контроллерах реализован таким образом, что на их внешние выводы выведены только линии D+ и D−. Во многих случаях подобная конфигурация является желательной, поскольку она минимизирует количество внешних компонентов и упрощает схему. В то же время, это приводит к дополнительным трудностям в ситуациях, когда необходимо обеспечить гальваническую изоляцию. Линии USB должны автоматически переключаться между приемом и передачей данных по выводам D+/D−, а также обеспечивать возможность перевода шины в неактивное состояние при помощи внешних резисторов. ADuM4160 обеспечивает механизмы для определения направления потока данных и управления состоянием выходных буферов. Направление данных определяется по каждому отдельному пакету.

Комбинация технологии iCoupler и внутренней логики позволяет реализовать прозрачный, легко конфигурируемый, изолятор порта обратного канала. Гальваническая изоляция порта обратного канала обеспечивает ряд преимуществ, включая, простоту схемы, возможность управления энергопотреблением и устойчивость функционирования.

Задержка распространения через изолятор сопоставима с задержкой распространения в стандартном концентраторе или кабеле. Компонент поддерживает работу с напряжениями питания на каждой из сторон в диапазоне от 3.1 В до 5.5 В и может подключаться непосредственно к линии VBUS, осуществляя внутреннюю стабилизацию напряжения с его понижением до требуемого при передаче сигналов уровня. ADuM4160 обеспечивает изолированный интерфейс управления подтягивающим резистором, при помощи которого периферийного устройство может управлять временными праметрами соединения. Компонент обладает малым потребляемым током в неактивном состоянии, поэтому специальных мер для поддержки режима приостановки (suspend) не требуется.

Области применения

Гальваническая изоляция периферийных устройств USB
Концентраторы USB с гальванической изоляцией

CN0158 Примечание по цепи | Аналоговые устройства

Питание для восходящего USB-разъема обеспечивается напряжением 5 В VBUS, подаваемым на USB-кабель. Микросхема концентратора должна обеспечивать все сигналы и подтягивающие или понижающие резисторы, которые потребовались бы, если бы ADuM4160 отсутствовал. В качестве микросхемы концентратора выбран двухпортовый USB-контроллер концентратора SMSC USB2512. Эта деталь была выбрана из-за ее низкой стоимости и компактности. Кроме того, доступна 4-канальная версия с той же площадью основания.Конструкция является полнофункциональной, поддерживает ограничение тока канала за каналом с помощью переключателя распределения питания MIC2026 и достаточную регулируемую мощность в автономном режиме, чтобы обеспечить 2,5 Вт для каждого нисходящего канала. Питание на стороне ниже по потоку обеспечивается настенной бородавкой и стабилизатором LDO ADP3339 (опция 5 В). Этот компонент обеспечивает очень низкое падение напряжения, снижая требования к регулировке «стенной бородавки».

Его небольшой размер и ток 1,5 А идеально подходят для этой схемы общего назначения, где для работы периферийных устройств, находящихся ниже по потоку, может потребоваться полное питание кабеля.

ADuM4160 имеет несколько вариантов мощности, скорости и защиты, которые необходимо определить. Периферийные устройства работают на одной из трех скоростей: низкой (1,5 Мбит / с), полной (12 Мбит / с) и высокой (480 Мбит / с). ADuM4160 не поддерживает работу с высокой скоростью и блокирует сигналы подтверждения, которые используются для согласования этой скорости. Выбранный чип концентратора поддерживает высокоскоростную работу, но этот режим не допускается нормальной работой ADuM4160. ADuM4160 должен быть настроен на работу на полной скорости через состояние контактов SPU и SPD.В текущей схеме контакты SPU и SPD связаны с регулируемыми источниками питания 3,3 В, VDD1 и VDD2, что позволяет устройству работать на полной скорости.

Питание может подаваться как 5 В через контакты VBUSx. Сигнальное напряжение 3,3 В создается внутренним стабилизатором 3,3 В на выводе VDDx. Другой вариант — подать 3,3 В напрямую как на VBUSx, так и на VDDx. Деталь определяет эту конфигурацию и отключает внутренний регулятор, напрямую используя источник питания 3,3 В. В иллюстративных целях нижняя сторона ADuM4160 сконфигурирована для приема 3.Внешнее питание 3 В в обход внутреннего регулятора. Контакты VBUS2 и VDD2 закорочены, и на них подается внешнее напряжение 3,3 В, генерируемое стабилизатором LDO ADP3330.

ADuM4160 имеет возможность отложить применение подтягивания восходящего потока под управлением периферийного устройства. Эта функция контролируется вводом PIN-кода. В этом приложении ввод PIN-кода закорочен до высокого уровня, так что подтягивание восходящего потока применяется, как только питание подается на микросхему концентратора. В некоторых приложениях он может быть подключен к выводу GPIO контроллера, может применяться схема фиксированной задержки или может быть подключен, как в этой схеме.Как использовать эту функциональность — это выбор дизайнера.

В этой схеме представлено

устройств защиты EOS / ESD. Они были выбраны у производителей, у которых есть широкий выбор компонентов; Конкретные компоненты были выбраны так, чтобы их можно было заменить короткими замыканиями 0 Ом, удалив их из схемы. Выбор защиты должен быть рассмотрен проектировщиком и может варьироваться от отсутствия необходимости во внешней защите до необходимости полного комплекта подавителей переходных процессов и фильтрующих элементов.Элементы схемы, включенные в это приложение, являются типичными для использования.

Когда схема работает, пакеты обнаруживаются, и данные передаются с одной стороны изолирующего барьера на другую. Данные, показанные на рисунках 2 и 3, демонстрируют типичную полноскоростную транзакцию как в виде данных во временной области, так и в виде глазковой диаграммы. Особенностями, которые следует отметить в данных в реальном времени, являются пассивное состояние ожидания в начале пакета, которое переходит в управляемый J, а затем конец пакета в конце транзакции, показываемый как несимметричное нулевое состояние, за которым следует холостой J.Именно автоматический поток управления и обработка этих специальных логических состояний делают микросхему ADuM4160 возможной и уникальной на рынке.

Рис. 2. Полноскоростной тестовый пакетный трафик, управляемый восходящим портом ADuM4160.

Конструкция концентратора полностью изолирована от восходящего канала передачи данных для переходных процессов до 5 кВ. Нисходящие порты получают питание от автономного источника питания для поддержки приложений с полным питанием. Периферийные устройства с низкой, полной и высокой скоростью могут быть подключены к нисходящим портам в любой комбинации; контроллер концентратора правильно согласовывает скорость на основе стандарта USB.Конструкция также включает в себя переключение и ограничение тока, а также положения для других устройств защиты выхода, которые могут быть установлены по выбору разработчика.

Применимы следующие образцы испытаний:

Справочная информация по тесту качества восходящего сигнала на полной скорости — Спецификация USB 2.0, раздел 7.1.11., Раздел 7.1.2.1.
Ссылка на тест времени нарастания полной скорости восходящего потока — Спецификация USB 2.0, раздел 7.1.11., Раздел 7.1.2.2.
Контрольный тест времени спада при полной скорости восходящего потока — USB 2.0, раздел 7.1.11., Раздел 7.1.2.2.

На рис. 3 показана глазковая диаграмма на полной скорости, показывающая, что ADuM4160 обеспечивает достаточно открытый глаз, не попадая в зону запрета. Есть исключение для одиночного перехода, который нарушает запретную зону. Этот тип артефакта приемлем для квалификации в этом тесте. Аналогичные данные берутся и для оценки низкой скорости. Фотография платы представлена на рисунке 4. Полный пакет проектной поддержки для этой схемы можно найти по адресу http: // www.analog.com/CN0158-DesignSupport.

Рис. 3. Глазковая диаграмма полной скорости, показывающая зону отчуждения.

Рисунок 4. Оценочная плата изолированного USB-концентратора ADuM4160.

USB-концентратор

— Могу ли я создать свой собственный USB-концентратор? USB-концентратор

— Могу ли я создать свой собственный USB-концентратор? — Обмен электротехнического стека

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Зарегистрироваться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 3 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 14к раз

\ $ \ begingroup \ $ Закрыт .Этот вопрос должен быть более конкретным. В настоящее время он не принимает ответы.

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он фокусировался только на одной проблеме, отредактировав это сообщение.

Закрыт 3 года назад.

Можно ли сделать USB-концентратор с нуля? Например, проектировать печатную плату и вручную паять на нее компоненты? Какой микрочип я должен использовать в качестве контроллера? Есть ли простая микросхема контроллера, которую я мог бы использовать, скажем, для 4-портового концентратора? Я знаю, что здесь у меня есть немного надежды, но есть ли в пакете DIP микросхемы USB-концентраторов?

Создан 14 янв.

skillz21skillz21

44722 золотых знака55 серебряных знаков1818 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 12 \ $ \ begingroup \ $

Конечно, я делаю это постоянно — кастомные хабы для встраиваемых приложений.Я использую фишки от Cypress, но это, конечно, не единственная игра в городе.

Вам необходимо обратить особое внимание на расположение дорожек, связанных с кристаллом и парами данных USB (с контролем импеданса). А у некоторых микросхем есть термопрокладка, которую сложно паять без инструментов с горячим воздухом.

Создан 14 янв.

Дэйв Твид, Дэйв Твид

1,977 22 золотых знака

\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $

С некоторыми микросхемами USB-концентраторов это так же просто, как микросхема, кристалл и несколько пассивных компонентов.Легко спроектировать, если вы не торопитесь. Возможна и односторонняя печатная плата.

Вот простой (двусторонний) пример печатной платы:

Создан 14 янв.

Прохожий

2,1k 66 золотых знаков7373 серебряных знака181181 бронзовый знак

\ $ \ endgroup \ $ 12 \ $ \ begingroup \ $

Я сделал это с помощью TUSB4041I, но мне пришлось использовать профессиональную сборочную, чтобы заполнить плату, это невероятно неудобно.

Создан 14 янв.

\ $ \ endgroup \ $ 3

Не тот ответ, который вы ищете? Посмотрите другие вопросы с метками usb usb-hub или задайте свой вопрос.

Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Диаграмма

— Как я могу построить концентратор микро-USB? Схема

— Как я могу построить концентратор micro USB? — Обмен электротехнического стека

Сеть обмена стеков

Посетить Stack Exchange

0
+0
Авторизоваться Зарегистрироваться

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 4 года, 11 месяцев назад

Просмотрено 5к раз

\ $ \ begingroup \ $

РЕДАКТИРОВАТЬ: @EugeneSh.Я думаю, как мне построить хаб Двойное редактирование: Извините, я упомянул, как я могу создать USB-концентратор …

Я собираюсь построить очень маленький Y-разветвитель USB для своего Nexus 7 2-го поколения, чтобы он имел 2 порта USB. Причина, по которой я не покупаю его на eBay (и т. Д.), Заключается в том, что мне не нужен шнур, и я хочу построить что-то вроде «хаба сугой», упомянутого ниже. Я WAS собирался купить концентратор Sugoi, но этих вещей нигде нет! В любом случае, есть ли у кого-нибудь из вас простая схема подключения (микро) USB 2.0 Y разветвитель?

Создан 04 авг.

Tacocat 4642Tacocat 4642

15111 золотой знак55 серебряных знаков1111 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 3 \ $ \ begingroup \ $

Все эти разветвители — это микросхема концентратора USB, несколько пассивных компонентов и порты USB.Это активное устройство, а не просто провода. Используются несколько универсальных USB-концентраторов, например, GL850G. Вы можете получить дешевый долларовый хаб с одним из них, а затем модифицировать его по своему усмотрению.

Создан 04 авг.

Прохожий

2,1k 66 золотых знаков7373 серебряных знака181181 бронзовый знак

\ $ \ endgroup \ $ 0 \ $ \ begingroup \ $

Вы не можете разделить провода от USB 2.0 для создания двух или более портов.

Порт USB может подключаться напрямую к (а) USB-концентратору, то есть активной электронной распределительной коробке, или (б) USB-устройству, например принтеру или флэш-накопителю.

(Под (b) есть масса вещей, которые нужно объяснить дальше, но это не поможет делу. Статья о USB в Википедии даст вам достаточно информации.)

Если ваш USB-разъем не поддерживает более одной пары USB-соединений, вам понадобится USB-концентратор для перехода от одного USB-порта к двум или более.

Создан 04 авг.

ТониМ

12.6k11 золотой знак2727 серебряных знаков4040 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 0 \ $ \ begingroup \ $

Начать можно с эталонного дизайна, предлагаемого одним из производителей:

http://www.microchip.com/Developmenttools/ProductDetails.aspx?PartNO=EVB-USB2422

Затем удалите компоненты, которые вам не нужны, замените разъемы типа A розетками micro-AB.Одна из проблем будет заключаться в установке разъема micro-B, разъемы для печатной платы отсутствуют.

Затем вы можете использовать любое бесплатное программное обеспечение для проектирования (например, https://www.expresspcb.com/) и изготовить мини-прототип, это дешево, менее 100 долларов за четырехслойную плату. Убедитесь, что вы используете дорожки с регулируемым дифференциальным сопротивлением 90 Ом для проводов USB D + / D-. Тогда вам, вероятно, потребуется спроектировать индивидуальный корпус для вашего концентратора, изменив небольшой пластиковый корпус. Или есть сервисы, которые могут это сделать за пару тысяч баксов.

Удачи.

Создан 05 авг.

Але..ченскиАле..ченски

36.1k22 золотых знака2929 серебряных знаков8989 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 1 Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

3 лучших USB-концентратора 2021

Наш выбор

Концентратор Vava 8-in-1 USB-C (VA-UC020)

Этот портативный концентратор поддерживает мониторы 4K с частотой 60 Гц через HDMI и имеет все остальные порты, которые вы, скорее всего, по мере необходимости, и все это работало с ожидаемыми темпами в наших тестах.

Варианты покупки

* На момент публикации цена составляла 40 долларов.

Порты и функции

Два USB-A 3.2 Gen 1
Один USB-C 3.2 Gen 1
Один порт USB-C PD
Слот для SD-карты

Один HDMI
Аудиовход / выход
Сквозная подзарядка на 92 Вт
Слот для карты памяти microSD

У многих концентраторов USB-C есть выбор портов, аналогичный тому, что у Vava 8-in-1 USB- C Hub (VA-UC020), но почти ни один из них также не поддерживает вывод видео 4K с частотой 60 Гц.Эта частота обновления гарантирует плавную прокрутку на поддерживаемых мониторах, устраняя главный давний недостаток этой категории. Помимо порта HDMI, VA-UC020 предлагает разъемы, которые необходимы большинству людей большую часть времени, и в наших тестах они работали так же хорошо, как и ожидалось. Этот концентратор достаточно мощный, чтобы его можно было использовать в качестве док-станции на рабочем столе, но достаточно мал, чтобы его можно было положить в сумку для ноутбука и использовать в дороге. Хотя у него нет порта Ethernet, он стоит примерно на две трети меньше, чем наш апгрейд, оборудованный Ethernet.

Выбор обновления

Порты и функции

Два USB-A 3.2 Gen 2
Один USB-C 3.2 Gen 2
Один порт USB-C PD
Слот для SD-карты

Один HDMI
85 Вт, сквозная зарядка
Ethernet
Слот для карты памяти microSD

Как и Vava VA-UC020, концентратор данных Anker PowerExpand 8-in-1 USB-C PD 10 Гбит / с поддерживает 4K , Видеовыход 60 Гц.Вдобавок ко всему, он предлагает более быструю передачу данных через USB, чем Vava, и добавляет к этому порт Ethernet. Если вам нужны высокоскоростные порты или проводное подключение к Интернету, вам нужен концентратор. Естественно, более впечатляющая производительность дает более высокую цену — и в данном случае больший размер — но ни то, ни другое не является обременительным.

Также отлично

Концентратор Anker с 10 портами 60 Вт USB 3.0

Если вам нужно подключить множество аксессуаров к старому стандартному порту USB-A, этот концентратор от Anker — лучший выбор.Он имеет семь портов данных USB 3.1 Gen 1 и три порта для высокоскоростной зарядки, обращенных вверх, поэтому кабели и разъемы занимают меньше места на вашем столе.

Если вас в основном беспокоит подключение к компьютеру как можно большего количества устройств, выберите концентратор Anker 10-Port 60 Вт USB 3.0. Он имеет семь обращенных вверх портов передачи данных USB-A 3.1 Gen 1 с полезным светодиодным индикатором активности для каждого; он также имеет три порта питания на 12 Вт (2,4 А) только для зарядки. В качестве бонуса он эстетически безобиден — он не выглядит так, как будто он принадлежит к лучшим хитам уродливой технологии 90-х, в отличие от некоторых других хабов, которые мы тестировали.Обратите внимание, что 10-портовый концентратор USB 3.0 мощностью 60 Вт от Anker поставляется только с кабелем USB-A – USB-B, поэтому вам придется купить отдельный кабель USB-B – USB-C, чтобы подключить его ко многим современные компьютеры.

Сравнение портов наших партнеров

Название	USB-порты	Видео порты	Картридер	Ethernet
Vava VA-UC020	Два порта USB-A 3.2 Gen 1, один USB-C 3.2 Gen 1, один USB-C power	HDMI	SD, microSD	Нет	Да	Да (требуется зарядное устройство для ноутбука)
Anker PowerExpand 8-in-1	Два USB-A 3.2 Gen 2, один USB-C 3.2 Gen 2, один USB-C для питания	HDMI	SD, microSD	Gigabit	Нет	Да (требуется зарядное устройство для ноутбука)
Anker 10-портовый концентратор USB 3.0 мощностью 60 Вт	Семь USB-A 3.2 Gen 1, три порта USB-A	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет

Amazon.com: Amazon Basics 4-портовый концентратор USB-USB 3.0 с адаптером питания 5 В / 2,5 А: Компьютеры и аксессуары

Я люблю Amazon и ненавижу одну звезду за один из их продуктов, но я столкнулся с серьезной проблемой с этим USB-концентратором. При подключении к портативным USB-накопителям Western Digital 3 ТБ Passport во время раскрутки после того, как накопитель спал, он, похоже, выдает ошибки CRC.Эти ошибки могут повредить данные вашего жесткого диска.

Ядро Linux — 4.10.16-200.fc25.x86_64
…
25 мая 22:09:21 медиа-ядро: sd 4: 0: 0: 0: [sdd] tag # 0 FAILED Результат: hostbyte = DID_OK driverbyte = DRIVER_SENSE
25 мая 22:09:21 медиа-ядро: sd 4: 0: 0: 0: [sdd] tag # 0 Смысловой ключ: прерванная команда [текущая]
25 мая 22:09:21 медиа-ядро: sd 4: 0: 0: 0: [sdd] tag # 0 Добавить. Смысл: обнаружена ошибка информационного блока iuCRC
…

Он выдавал эти ошибки для всех четырех дисков, подключенных одновременно, несколько раз.

Я запускаю ZFS, и как только это происходит, пул повреждается и требуется очистка. Ожидающий ввод-вывод в пул зависает до тех пор, пока диски не будут перезагружены.

Да, в обоих случаях я использовал прилагаемый адаптер 5V.
Да, после того, как это произошло в первый раз, я подключился ко второму Amazon Hub, который у меня был, и там это тоже произошло.
Ошибка CRC никогда раньше не возникала с другими хабами, и этого не происходило с тех пор, как я перестал использовать хаб Amazon.

Причина, по которой я переключился на этот концентратор, заключалась в том, чтобы повысить производительность моих USB-накопителей.Перед использованием этого концентратора у меня был диапазон чтения 50 МБ / с, а при использовании этого концентратора я получал> 200 МБ / с на четырех дисках. Большое улучшение, показывающее, насколько этот концентратор превосходит другие концентраторы USB 3.0. К сожалению, идея о повреждении данных неприемлема, и сейчас я рассматриваю другие варианты.

Возможно, если ваши диски никогда не переходят в спящий режим, вы не столкнетесь с этой проблемой. Также возможно, что эта проблема связана со странным взаимодействием оборудования, которое я использую, дисков, которые я использую, и концентратора, и не возникает в других комбинациях.

Я опубликовал этот обзор, потому что использую ZFS, делаю частое резервное копирование и смог обнаружить повреждения без потери данных. Другим может не повезти, поэтому я хотел поделиться своим опытом в качестве поучительного рассказа.

Крепежный 4-портовый прочный концентратор USB 3.0

Этот 4-портовый промышленный концентратор USB 3.0, соответствующий стандарту TAA, обеспечивает масштабируемость, необходимую для работы в суровых промышленных условиях, лабораториях по производству продуктов и ремонту, конференц-залах или офисных рабочих станциях. Благодаря прочному металлическому корпусу промышленного класса он разработан с учетом передовых требований к подключению большого количества устройств на предприятиях и в офисах.

Идеально для суровых условий эксплуатации

Этот промышленный концентратор USB обеспечивает надежную работу в прочном металлическом корпусе. Он поддерживает широкий диапазон входных клемм 7-24 В постоянного тока, что дает вам гибкость для питания концентратора по мере необходимости в зависимости от ваших собственных возможностей ввода питания.

Идеально подходит для заводских сред, прочный концентратор также поддерживает широкий диапазон рабочих температур (от 0 ° C до 55 ° C) и обеспечивает защиту от электростатического разряда для каждого порта USB, что может помочь предотвратить повреждение подключенных устройств.

Подключайте и заряжайте больше USB-устройств

Разработанный для большого количества подключений, этот надежный концентратор USB 3.0 предлагает четыре порта подключения для подключения большего количества USB-устройств и периферийных устройств.

Концентратор также поддерживает спецификацию зарядки аккумулятора USB 1.2, обеспечивающую ток до 2,4 А на любой порт и максимальную мощность 20 Вт, поэтому вы можете заряжать свои мобильные устройства быстрее, чем это позволяют традиционные порты USB.

Найдите концентратор там, где он вам нужен больше всего

Имея множество вариантов установки, вы можете установить концентратор там, где он лучше всего подходит для вашей среды.С помощью встроенных монтажных кронштейнов и прилагаемого 1,8-метрового кабеля USB-хоста вы можете надежно закрепить концентратор USB 3.0 на большинстве поверхностей, таких как стена, под столом или стойкой.

StarTech.com предлагает внешний адаптер питания ITB20D3250, который продается отдельно. Универсальный адаптер питания постоянного тока можно использовать в качестве альтернативы, резервного или заменяющего источника питания для линейки промышленных USB-концентраторов StarTech.com.

Работает со старыми USB-устройствами

Прочный USB-концентратор поддерживает полную пропускную способность 5 Гбит / с USB 3.0 и обратно совместим с предыдущими устройствами USB. Вы можете без проблем подключать устаревшие периферийные устройства к новым устройствам USB 3.0.

На ST4300USBM предоставляется двухлетняя гарантия StarTech.com и бесплатная пожизненная техническая поддержка.

Как это работает »Электроника

USB-концентраторы

стали популярны, особенно среди ноутбуков и других компьютеров, что позволяет расширить один USB-порт для обеспечения дополнительных возможностей подключения, даже для подключения к другим стандартам, помимо USB

Универсальная последовательная шина USB Включает:
Введение в USB Стандарты USB Разъемы, распиновка и кабели Передача данных и протокол USB 3 USB-C USB-концентраторы Как купить лучший USB-концентратор

USB-концентраторы стали обычным явлением и используются во многих областях для расширения возможностей подключения одного USB-порта.В частности, концентраторы USB используются с портативными компьютерами, где часто обеспечивается ограниченная степень возможности подключения, и существует необходимость в расширении уровня подключения.

В частности, USB-концентратор расширяет один порт на несколько, что позволяет большему количеству USB-портов подключаться к хосту. Помимо USB-подключения, многие USB-концентраторы обеспечивают подключение для HDMI, Ethernet, VGA, SD и других карт памяти и т. Д. Таким образом, USB-концентратор позволяет компьютеру подключаться к множеству других интерфейсов, а также к USB. позволяя достичь огромного разнообразия возможностей подключения.

Сегодня USB-концентраторы являются важным элементом для многих пользователей ноутбуков, поскольку некоторые ноутбуки обеспечивают только соединение USB-C, но им необходимо подключаться к экранам через HDMI, широкополосный доступ через Ethernet, наушники через гнездо, жесткие диски через USB или Firewire, и т. д. Современные концентраторы USB способны обеспечить все эти возможности подключения и многое другое.

Большинство новых концентраторов USB поддерживают USB 3, и скоро появятся концентраторы с поддержкой USB 4. К счастью, поскольку существует множество устаревшего USB-оборудования, концентраторы имеют обратную совместимость, что позволяет новейшему оборудованию и концентраторам работать со старыми устройствами.

USB-концентраторы: основы

Если вы не знакомы с концентраторами USB, то вполне законно спросить: что такое концентратор USB, чтобы понять, что такое концентратор USB, его функции и как его можно использовать.

Определение USB-концентратора:

Концентратор USB — это устройство, которое расширяет одну универсальную последовательную шину, порт USB на несколько, чтобы было больше портов, доступных для подключения устройств к хост-системе. Для многих новейших USB-концентраторов он будет расширен за счет дополнительных USB-подключений, а также других форм подключения, включая Ethernet, HDMI, SD-карту и т. Д.

Поскольку многие портативные компьютеры имеют ограниченное количество подключений для экономии места, использование концентраторов USB становится все более необходимым.

USB-концентраторы

также могут использоваться с другими устройствами, включая планшеты и т.п.

Фактически USB-концентратор имеет одно соединение с хост-устройством, например компьютер и несколько других подключений для других периферийных устройств. Концентратор обнаружит наличие соединения, проинформирует хост и позволит направлять соответствующие данные на периферийное устройство и с него.

Концентратор USB 3 с разъемами USB типа A

При просмотре данных о подключении на компьютере концентратор USB не будет отображаться как устройство, но подключенные периферийные устройства, такие как карта памяти USB, будут и другие подключения, такие как подключения к внешним микрофонам, динамикам и т. Д. и т. д. можно контролировать и выбирать соответствующим образом.

Для этого USB-концентратор будет содержать некоторые сложные электронные схемы, позволяющие ему выполнять требуемые функции — в некоторых случаях это может означать, что концентратор потребляет разумное количество энергии и становится довольно теплым на ощупь.Это нормально.

Некоторые концентраторы USB могут поддерживать функции подачи питания и зарядки, если они имеют автономное питание и сертифицированы. Принимая во внимание дополнительную сложность и изощренность некоторых топовых концентраторов, их можно назвать простыми стыковочными станциями.

Работа концентратора USB

По определению USB-концентратор имеет так называемый «восходящий порт», то есть порт для хоста, и несколько «нисходящих портов» — они подключены к другим концентраторам или периферийным устройствам / соединениям.

Во время работы большинства систем концентраторы прозрачны и не отображаются ни на одном видимом отображении системы. Данные, полученные от восходящего порта, то есть от хоста, транслируются на все устройства, подключенные к нисходящим портам, но данные с нисходящего порта направляются только к восходящему порту и хосту.

Концентратор USB 3 с несколькими разъемами

С появлением USB 3 появилась возможность маршрутизации «точка-точка», при которой строка маршрутизации, отправляемая в заголовке пакета данных, позволяет хосту направлять данные в единственный порт назначения.Это снижает уровень данных в «сети» USB, а также способствует снижению энергопотребления.

Еще одно преимущество использования концентратора USB состоит в том, что он может увеличить длину системы. Кабели USB имеют длину не более 3 метров для низкоскоростных устройств USB 1.1 и т. Д. Концентратор можно использовать в качестве активного повторителя USB для увеличения длины кабеля до 5 метров за раз.

USB-концентраторы и питание

USB-концентраторы

могут быть подключены или отключены. Стандарт USB позволяет устройствам получать питание от USB-соединения.Это означает, что требуется питание, и оно должно откуда-то подаваться.

Устройства с высоким энергопотреблением, такие как принтеры, сканеры и т. Д., Имеют свои собственные внутренние источники питания и не нуждаются в питании от соединения USNB, но устройства с низким энергопотреблением, такие как мыши, клавиатуры, карты флэш-памяти и т. Д., Получают питание от автобус.

Кроме того, USB-концентраторы сами нуждаются в питании, но они также передают питание от хоста на дополнительные нисходящие порты на самом концентраторе. Однако существуют ограничения по мощности, поскольку хост не может обеспечивать неограниченную мощность, и поэтому каждый отдельный нисходящий порт должен иметь ограничения по мощности.Это необходимо помнить при подключении большого количества периферийных устройств к концентратору USB.

Концентратор USB 3 с разъемами USB типа A

Мощность, которая может подаваться через порт USB 1 или USB 2, составляет максимум 500 мА на порт и 900 мА для порта USB 3 на разъеме типа A (порты USB C могут обеспечивать больше). Это означает, что совместимый концентратор с питанием от шины, то есть концентратор, который получает питание от порта хоста, может иметь не более четырех нисходящих портов и не может обеспечивать более четырех единиц тока по 100 мА в сумме для нисходящих устройств.При этом необходимо помнить, что хабу требуется питание для себя и соответственно ему выделяется единица, т.е. 100 мА.

Если требуется дополнительное питание, концентратор может иметь собственный внешний источник питания. Эти автономные или активные концентраторы могут обеспечить полные 500 мА на каждый порт, и они могут иметь более четырех портов.

Имейте в виду, что на рынке существует множество несовместимых USB-концентраторов, которые могут не соответствовать ограничениям мощности. Их использование и потребление слишком большого тока может затруднить устранение проблем с питанием, поэтому пользователи должны знать.

На что следует обратить внимание при использовании концентратора USB

USB-концентраторы

обычно подключаются и работают очень легко прямо из коробки. Они были разработаны до такой степени, что, как правило, их практически не нужно настраивать и использовать.

Однако при их использовании следует обратить внимание на несколько полезных указателей для обеспечения наилучшей производительности.

Используйте концентратор USB самой высокой версии, где важна скорость: Часто могут потребоваться высокоскоростные соединения через концентратор USB.Например, в некоторых случаях подключение Ethernet к Интернету может быть выполнено через концентратор или диск большой емкости — эти подключения должны выполняться через самый быстрый из доступных концентраторов USB. Для этого используйте USB 3 вместо USB 2. Может быть случай, когда доступен концентратор USB 2 и концентратор USB 3, или может быть выбор из портов USB 2 и USB 3 на концентраторе. Всегда используйте самые быстрые порты там, где требуется высокая скорость, и используйте более медленные порты для подключения мыши или клавиатуры и т. Д.
Для периферийных устройств с большей мощностью может потребоваться выделенный слот USB: В некоторых случаях периферийным устройствам требуется разумный уровень мощности.Могут быть случаи, когда периферийное устройство не работает через концентратор USB, но требует прямого подключения или использования концентратора USB с питанием. Если USB-устройства, такие как приводы CD / DVD или дисководы, не работают через концентратор, проверьте, работают ли они с помощью прямого подключения.
Некоторые концентраторы могут нагреваться: Уровень функциональности, содержащийся в некоторых из более сложных концентраторов USB, требует больших объемов обработки. Это означает, что хабы будут потреблять электроэнергию и сильно нагреются.Имейте в виду, что некоторые USB-концентраторы могут сильно нагреваться, и поэтому они должны иметь достаточную вентиляцию, чтобы предотвратить их перегрев.
Подключение к высокоскоростному порту USB на компьютере: Некоторые компьютеры имеют порты типа A — это могут быть USB 2 или USB 3. Лучше всего убедиться, что концентратор USB подключен к высокоскоростному порту, чтобы получается лучшая производительность. Если концентратор подключен к порту USB 2, это ограничит производительность до уровня USB 2.Подключите его к порту USB 3, тогда это обеспечит производительность USB 3.
USB-порты могут быть объединены в цепочку: Поскольку на многих устройствах количество портов часто ограничено, а также некоторые USB-концентраторы имеют ограниченные порты, их можно объединить в цепочку, то есть подключить один концентратор к другому. Однако помните об ограничениях мощности, потому что очень быстро можно перегрузить любую доступную мощность.

Зная некоторые из этих моментов, можно гарантировать, что производительность будет максимальной и что любые характеристики станут очевидными до того, как они будут использованы.

USB-концентраторы

все чаще используются, поскольку такие устройства, как ноутбуки и другие мобильные вычислительные устройства, нуждаются в расширенных возможностях подключения, в то время как количество разъемов на устройствах сокращается, чтобы они оставались тонкими и лаконичными. Возможности этих концентраторов расширяются, что позволяет им взаимодействовать со многими стандартами помимо USB, что делает их похожими на небольшие дополнительные вычислительные устройства. Некоторые даже становятся небольшими стыковочными устройствами. Использование USB C и USB 3 или USB 4 позволило достичь скорости передачи данных, необходимой для современных вычислений.

Темы беспроводного и проводного подключения:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G Вай-фай IEEE 802.

FE1.1, FE2.1 или что нам стоит USB HUB построить

Небольшой четырехпортовый USB 3.0 хаб от Ugreen. USB разветвитель. Обзор USB хаба. Тест USB 3.0 хаба с внешним питанием

Лёгкий способ сделать крохотный USB-хаб для Raspberry Pi / Хабр

Материалы для изготовления

Сборка платы

Как подключить блок питания к usb hub : Радиосхема.ру

Usb hub своими руками схема

Мнения читателей

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях

Комментарий от Мастера Сергея

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7

Мысли о радиодеталях

Update 23.10.2018 г.

maxkorg поднял вопрос об уходе характеристики ESR

XomkaMSI развил тему по ESR…

От Мастера Пайки

ADUM4160 Техническое описание и информация о продукте

Особенности и преимущества

Подробнее о продукте

CN0158 Примечание по цепи | Аналоговые устройства

— Могу ли я создать свой собственный USB-концентратор? USB-концентратор

Сеть обмена стеков

Не тот ответ, который вы ищете? Посмотрите другие вопросы с метками usb usb-hub или задайте свой вопрос.

— Как я могу построить концентратор микро-USB? Схема

Сеть обмена стеков

3 лучших USB-концентратора 2021

Наш выбор

Концентратор Vava 8-in-1 USB-C (VA-UC020)

Варианты покупки

Порты и функции

Выбор обновления

Порты и функции

Также отлично

Концентратор Anker с 10 портами 60 Вт USB 3.0

Сравнение портов наших партнеров

Amazon.com: Amazon Basics 4-портовый концентратор USB-USB 3.0 с адаптером питания 5 В / 2,5 А: Компьютеры и аксессуары

Крепежный 4-портовый прочный концентратор USB 3.0

Идеально для суровых условий эксплуатации

Подключайте и заряжайте больше USB-устройств

Найдите концентратор там, где он вам нужен больше всего

Работает со старыми USB-устройствами

Как это работает »Электроника

USB-концентраторы: основы

Определение USB-концентратора:

Работа концентратора USB

USB-концентраторы и питание

На что следует обратить внимание при использовании концентратора USB

Leave a Reply Отменить ответ