上周同事跟我說有臺(tái)計(jì)算機(jī)開不起來,于是我看了一下畫面,出現(xiàn)「USB Device Over Current Status Detected !!」,簡(jiǎn)單說就是主板認(rèn)為USB 插孔有短路的現(xiàn)象,造成過電流,所以它會(huì)在 15 秒后自動(dòng)關(guān)機(jī),連進(jìn)入 BIOS 或 UEFI 的機(jī)會(huì)都沒有。
USB device over current 的錯(cuò)誤訊息
爬文看災(zāi)情
我想這應(yīng)該不會(huì)是個(gè)案,所以網(wǎng)絡(luò)搜尋了一下,果然從 2010 年開始就有這類災(zāi)情,但絕大部分的處理方式都不是我認(rèn)同的,因?yàn)?Over Current 是硬件的現(xiàn)象,但他們卻不是用硬件的角度來看,只是單純用試誤法 Try and Error、軟件觀點(diǎn)、外加經(jīng)驗(yàn)談來做分享解決方案,也許曾經(jīng)有人用過有效,但對(duì)我來說,這些方法無法解釋 Over Current 的訊息是怎么來的,例如:
1.加強(qiáng)接地:這和高頻通訊有關(guān),但與直流的過電流沒有關(guān)系
2.試試裸測(cè)是否會(huì)好:所謂裸測(cè)就是不接機(jī)殼單測(cè)主板,如果這樣會(huì)好,那表示主板很有問題,就算裸測(cè)好了又怎樣,沒找到真正原因之前,換一塊主板一樣有潛在問題
3.重裝 BIOS 電池:目的是要將 BIOS 設(shè)定 Reset,但只改變?cè)O(shè)定我不認(rèn)為會(huì)改變過電流的狀態(tài),實(shí)際上我試了確實(shí)沒用
4.更新 BIOS:如果根本開不進(jìn) BIOS 哪來的更新,除非是拔 IC 硬燒。根據(jù)讀者回饋,雖然系統(tǒng)本身有提供 Over current 的功能,但只有華碩主板有做這個(gè)保護(hù),技嘉、微星都沒有做,所以只有華碩主板會(huì)跳這個(gè) Error,那如果主板硬件有保護(hù) USB 電流的設(shè)計(jì),我就會(huì)傾向由硬件來解決
5.檢查 USB 保險(xiǎn)絲是否燒毀:如果 5 V 的電流保險(xiǎn)絲燒毀,那就表示保險(xiǎn)絲為了避免短路犧牲了自己,從此電流流不出去,也不會(huì)有短路現(xiàn)象了,但 Over current 訊息依舊,而我的 5 V 也在,表示這個(gè)判斷不正確
6.送原廠維修:網(wǎng)絡(luò)上找到的最后一種答案類型,大概就是這種沒營(yíng)養(yǎng)的答案。如果要送原廠維修,我還需要爬文嗎?這與操作系統(tǒng)當(dāng)機(jī)時(shí),出現(xiàn)「請(qǐng)與系統(tǒng)管理員聯(lián)絡(luò)」,是一樣的無用,因?yàn)楣芾韱T就是使用者本人。
以下是我認(rèn)同的維修除錯(cuò)方式,硬件問題當(dāng)然要硬件解決。
檢查 USB 孔是否 5 V 針腳與地線 GND 有短路
當(dāng)然確實(shí)有人以上述的方法修好 USB 過電流的主板,但可惜的是,這并不是我的 Case,顯然我需要的解決方案可能在更深的地方。
簡(jiǎn)介 USB Device Over Current
如下圖 USB host 本身可以供電 +5 V,萬一 USB Port 不慎將 +5 V 與地線 GND 短路在一起,在 5 V 的電源在線會(huì)產(chǎn)生非常大的電流,因而將供電電路燒毀,而此時(shí)USB Device 會(huì)因?yàn)楦舯诘?USB 孔正在短路中,電流都往短路的地方跑,造成 USB Device 電壓不足無法工作。
USB 電源的接線方式
這種因?yàn)槎搪吩斐?USB 裝置無法工作的狀況在這里是不好的情況,但是在電器漏電的情況,我們卻需要這種短路來救命,我先放入一張圖如下,同樣是短路卻有不同的作用,所以事情都沒有絕對(duì),端看你用在哪里。
機(jī)殼接地避免人員觸電
言歸正傳,為了避免燒毀 5 V 的情況發(fā)生,主板的芯片組有提供 OC# 腳位,也就是 Over Current 的通知訊號(hào)腳位,其中井字號(hào)告訴我們低電壓過電流,高電壓表示正常電流,這樣工程師可以利用外部的過電流感測(cè)電路透過 OC# 通知芯片組 USB 電源發(fā)生短路,進(jìn)而把 USB 電源關(guān)掉,達(dá)到保護(hù)的作用。不過上圖只是我個(gè)人推測(cè)而已,OC# 到底在芯片組里啟動(dòng)了多少東西,其實(shí)我不知道。
除了主動(dòng)關(guān)掉電源外,主板通常也會(huì)額外加上一個(gè)保險(xiǎn)絲以防萬一,通常這種保險(xiǎn)絲是可自動(dòng)復(fù)原的,也就是大電流高溫的時(shí)候它的電阻會(huì)突然升高,而正常時(shí)候的電阻會(huì)非常小,這樣可以用來保護(hù) USB device,(電流如果過大也不是沒有燒到掛的可能,但這不是這次的狀況)。
檢查主板外觀
以前我修過幾片主板,大部分是因?yàn)楸?a href="http://www.delux-kingway.cn/tags/電容/" target="_blank">電容產(chǎn)生問題,但這主板 ASUS P8B75-V 相對(duì)來說算新,而且用的都是固態(tài)電容,在外觀上我完全看不出有異狀。
發(fā)生 Over current 的主板
檢查 USB 5 V
既然系統(tǒng)說 USB 有過電流,那我就來看看 USB 5 V 是否有短路或是電壓偏低的現(xiàn)象,于是我測(cè)量了每一個(gè) USB port,但每個(gè) Port 卻都有足夠的 5 V 電壓,完全看不出來有被短路的樣子,所有外接 USB 面板的孔也檢查了,全部都沒有短路。
實(shí)體沒短路,但系統(tǒng)卻收到 over current 的訊息,這個(gè)意思就是說,除非我有線路圖,否則永遠(yuǎn)別想看到 OC# 腳位附近的電路。
點(diǎn)位圖-維修的好幫手
要想拿到電路圖,幾乎是不可能的事情,因?yàn)閷?duì)原廠來說這算是機(jī)密,但對(duì)于維修的商家來說,還是需要基本的維修信息才能進(jìn)行維修,因此就有了「點(diǎn)位圖」這種東西,它隱藏了大部分的信息,只透露電路板兩面的接線名稱,讓店家可以進(jìn)行維修,避免競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手復(fù)制。
我剛好夠幸運(yùn),在網(wǎng)絡(luò)上找到有人分享點(diǎn)位圖,而且它遇到的問題也是 over current,聽說這種圖一般要花錢買,所以真的很好運(yùn)。我拿到的點(diǎn)位圖是 .fz 檔案,它可以由 BoardViewer 打開,這個(gè)程序它沒說是否為 Freeware,也沒寫是否為 Open source,總之它用起來像個(gè) Freeware。
既然有工具、有檔案,那就趕快把 fz 檔案打開,看看是不是真的可以用,因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的信息有時(shí)候不太可靠。
結(jié)果很順利地就把主板的點(diǎn)位圖 .fz 檔打開了,如下圖這就是一個(gè)扎扎實(shí)實(shí)的主板啊,而且型號(hào)還是我手上的這塊主板,雖然版本差一版,但通常不會(huì)差太多,還是很有參考價(jià)值的。
主板的點(diǎn)位圖
發(fā)生 Over Current 的位置
既然有前人已經(jīng)遇到相同問題,那我就直接參考他的作法,他說是芯片組附近接 OC# 的排阻有問題。所謂排阻就是把電阻排起來打包成一個(gè)組件,像下圖就是 8 pin 排阻,它由 4 個(gè)電阻平行包在一起,只是芯片組附近的排阻還滿多的,到底是哪個(gè)跟 USB 有關(guān)咧?
網(wǎng)絡(luò)說是芯片組附近的排阻故障
于是我就找了下圖中,所有與排阻 URN 有關(guān)的地方,果然讓我找到 OC# 的腳位,它位于排阻 URN61、URN62 上,我標(biāo)示了其中一個(gè) OC#,它的全名為 S_USB_OC#12,圖中我只簡(jiǎn)寫 OC#12。前人種樹后人乘涼,有人留下維修經(jīng)驗(yàn)我找起來就快多了。
Over current 的發(fā)生點(diǎn)在這里
我稍微巡了一下其它排阻,還有其他的 USB 接線分別標(biāo)示如下,前面四個(gè)是USB 2.0,最后兩個(gè)是 USB 3.0。
S_USB_OC#12
S_USB_OC#34
S_USB_OC#56
S_USB_OC#78
S_USB3_OC#12
S_USB3_OC#34
根據(jù)點(diǎn)位圖這個(gè)主板共有 8 組 USB 2.0,4 組 USB3.0,每?jī)山M共享一個(gè) OC# 監(jiān)控 USB 電流,那到底哪個(gè)電壓被拉成 Low?我們就來測(cè)量看看這 6 個(gè) OC# 電壓各是多少。
測(cè)量 OC#電壓
經(jīng)過電壓測(cè)量,只有 S_USB_OC#12 的電壓是 0.87 V,電壓明顯偏低,其余都是 3.27 V,所以只有 S_USB_OC#12 有問題,還好其余三組沒問題,因?yàn)槟侨M位于排阻 URN81 與 URN82,雖然在點(diǎn)位圖上看起來沒什么問題,但你如果對(duì)照之前照片的話,會(huì)發(fā)現(xiàn) URN82 剛好被散熱片蓋住,如果要施工會(huì)需要拆散熱片,那超級(jí)麻煩。
Over current 故障點(diǎn)的位置
接下來剩下的問題就是,為什么 S_USB_OC#12 會(huì)被拉成這么低電壓?我跟據(jù)點(diǎn)位圖把 OC# 周邊的連接方式做了簡(jiǎn)單的反向工程,畫出過電流的偵測(cè)線路。原來它其實(shí)只是簡(jiǎn)單的電阻分壓而已,原理如下圖,5 V 是來自 USB 的電源,正常情況之下 S_USB_OC#12 會(huì)依照分壓定律得到 3.17 V,經(jīng)過實(shí)測(cè)其他的 OC# 腳位電壓是 3.27 V。如果 5 V 發(fā)生短路,那么 OC# 的電壓也會(huì)跟著往下掉,它不見得會(huì)變成 0 V,但肯定會(huì)變低,如此就等同于通知芯片組 USB 短路了。
Over current 感測(cè)線路
所以主板并沒有真的去測(cè)量電流是不是變大,它只是利用短路造成的壓降來通知短路現(xiàn)象,你可以說它很聰明,也可以說它 cost reduction,畢竟真正的電流傳感器還真有點(diǎn)小復(fù)雜,也貴很多。
現(xiàn)在的狀況是 5 V 正常,但 S_USB_OC#12 電壓卻只有 0.87 V,所以根據(jù)上面的感測(cè)線路,要嘛是 URN62 電阻變小,要嘛就是 URN61 電阻偏高,總之就是電阻故障。
動(dòng)手更換排阻
既然要換就兩個(gè)一起換,于是去買了 4.7 K 與 8.2 K 的排阻,下圖中的 472 就是 47 乘以 10 的 2 次方的意思,也就是 4.7K ohm,822 就是 8.2K ohm。
4.7K 與 8.2K ohm 的 8p 排阻
首先要把零件解焊下來,通常是用熱風(fēng)槍,它的溫度可以把焊錫熔化就能移除零件,但我沒有這種東西,就用烙鐵處理,過程中還不慎燒壞了一個(gè)焊點(diǎn)PAD,你看下圖中 URN61 有一個(gè)地方?jīng)]有亮晶晶,就是那里掉 PAD 了。不過通常會(huì)掉 PAD 是因?yàn)樗战?,無法排掉高溫,只好自己吸收熱量而掛點(diǎn),但這不影響主板運(yùn)作,反正這個(gè)點(diǎn)它沒有用。
移除故障的排阻
接著就把新買的排阻給焊上去,焊排阻就簡(jiǎn)單多了,只是怕會(huì)短路在一起,這時(shí)就要靠吸錫線了,下圖就是焊好的樣子。
焊好排阻的主板
開機(jī)測(cè)試
最后當(dāng)然又來到緊張的時(shí)刻了,換了排阻之后,S_USB_OC#12 電壓變正常,理當(dāng)要能順利開機(jī)才是。把電源屏幕鍵盤鼠標(biāo)接好,按下電源按鈕,然后就不斷按 DEL 鍵,過了幾秒鐘出現(xiàn) UEFI BIOS 的畫面,這表示主板已經(jīng)不再收到 Over Current 訊號(hào)了,真是太棒啦!
打開電源后順利進(jìn)入 UEFI BIOS
電阻真的壞了嗎?
能開機(jī)就結(jié)束了嗎?助手很好奇,這兩顆排阻到底阻值是多少,于是動(dòng)手測(cè)量了各別的阻值,說也奇怪它們的阻值都是正常的,一個(gè)排阻內(nèi)有 4 個(gè)電阻,每個(gè)都是正常的,難道剛才只是單純的冷焊現(xiàn)象?這無從考證,如果再來一次,我應(yīng)該還是會(huì)選擇更換電阻,畢竟我也確實(shí)遇過電阻故障的情況。
所以有讀者留言說這個(gè) USB overcurrent 的機(jī)制很容易誤報(bào),技嘉微星都省略不用,只有華碩會(huì)用,難怪災(zāi)情只出現(xiàn)在華碩主板上,既然有前人的經(jīng)驗(yàn),我們就可選擇要不要透過刷新 BIOS 繞過 over current 偵測(cè),如果誤報(bào)非常嚴(yán)重,這也是一種選擇。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:USB 插孔短路讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī),從硬件角度探討根本原因
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