你的USB接口够劲吗?──自制USB供电测试器

整机外设

  目前,不少USB设备都是直接采用USB接口供电的方式工作,不过各种设备的功耗不同,经常会因为电脑的USB接口供电不足造成不能正常使用。下面就以最常见的2.5英寸USB移动硬盘为例,探讨一下电脑主板上USB接口的供电问题。

  我们知道USB接口内有四根插针,中间两根是传输数据的,外侧两根是供应电源的。从电脑主板的说明书中可以查到有关参数:5V/500mA,就是说在5V电压的前提下USB接口最大能提供500mA的电流(其实在USB的设计规范中已指出了USB系统中允许的最小电压。对于主板上板载的USB接口,这个值为4.75V,所以我们所说的主板的USB接口供电能力,就是主板USB接口在不低于4.75V的前提下,所能提供的最大电流)。事实上现在市面上2.5英寸的USB移动硬盘选用的笔记本电脑硬盘,正常工作需要的电流都超过了这一数字。因此,这类产品附带的USB连接线都设计有从PS2口取电的接口。但在使用中会发现,在某些主板上不用从PS2口取电也能正常使用,但在有些主板上不从PS2口取电根本不能工作,或者勉强能工作但经常丢失数据甚至损坏硬盘。

  这样看来每块主板的供电能力是不同的。在USB的设计规范中要求在设计USB产品时,必须设计有电流限制器、电源转换器或二者同时存在。考虑到成本,在目前主板中用得最多的是电流限制器,常用PPTC元件(俗称自恢复保险丝)来完成对电流过载的保护。比如在技嘉GA-6OXT主板上,该元件正常工作电流为2.5A,过载保护电流为4.7A。

  由此可见,USB接口的电流供给能力并没有想象的那么小。如果所用的主板能提供足够的电流,使用起来会很方便而且放心。如果供电不足,那就要关机从PS2口取电(因为PS2口不支持热插拔)。但如何确定所用的主板USB接口的供电能力呢?用仪表测试,显然不大现实。如果能有一个简单有效而且携带方便的测试器,将会给我们带来很大的方便。

  笔者自己制作了一个USB供电能力测试器来测试主板USB接口的供电能力,说起来复杂,其实制作起来很简单,下面就介绍一下制作方法。

  由于常用的2.5英寸移动硬盘电流值为700mA或1000mA,所以这里我们选用1000mA作为测试电流,只要USB接口在1000mA左右的电流下能达到4.75V甚至更高的电压,就可以满足我们平时使用功耗较大的USB外设的要求。设计的USB电流测试器的原理图如图左边所示,由一个USB插头、一个大功率电阻和三个红色发光二极管组成。因为红色发光二极管的点亮电压的阀值为1.6V多一点,这样三个红色发光二极管串联起来就需要至少4.8V的电压才能点亮。把它并联在大功率电阻上再通过USB插头的电源插针接入电脑的USB接口(中间的两根数据针不用),如果能正常发光,说明USB接口能在不少于4.8V电压的情况下提供1000mA的电流(实际上可能略少一些)。

  制作这样一个测试器,需要如下材料:准备一个USB插头,USB延长线上的插头就可以,从根部大约2厘米处剪断,把芯线剥出,用万用表测量并确定与插头中插针的对应关系,只留两根电源线备用;还要购买3个红色的发光二极管,形状不限,直径3mm的就可以;大功率电阻可以取一段5欧姆的小功率的电炉丝代替。最后再准备一些耐高温的石棉纤维套管,按照上图电路图的连接方法用烙铁焊起来,套上纤维管就可以了。做好后的样子如上图右边所示,实际制作时可根据情况美化一下。

  使用时把做好的测试器插入正在运行的电脑的USB接口,看看发光管的亮度就可大致判断出USB接口的电流供应能力(测试时要防止电阻烫伤自己):当发光管在正常亮度时就说明该USB接口可以提供至少1000mA的电流;当发光管亮度很低或是一闪一闪时,说明该USB接口不能提供足够大的电流,只能提供说明书所提到的不超过500mA的电流(如果使用移动硬盘之类的设备,注意从PS2接口上取电增强电流)。由于电脑的USB接口在设计时都考虑到了短路或大电流的情况(当然是指合格的主板),所以不用担心测试器会损坏电脑的USB口。另外在连接USB线时,最好直接插到板载的USB接口上,不要通过USB延长线或机箱上的USB接口连接,这样可以避免电阻增大而影响供电能力。