USB电路保护图

USB接口电路分析USB(Universal serial bus)的中文含义是通用串行总线。

USB接口的特点是速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拔等。

目前ＵＳＢ接口有两种标准，分别为USB1.1和USB2.0.其中USB1.1标准接口的数据传输速度为12Ｍbps，USB2.0标准接口的数据传输速度为480Mbps。

主板通常集成4-8个USB接口，并且在主板上还有USB扩展接口，通常USB接口使用一个4针插头作为标准插头，通过USB 插头，采用菊花链的形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。

USB接口电路主要由USB接口插座、电感、滤波电容、电阻排、保险电阻、南桥芯片等组成。

USB 接口电路的VCC0和VCC1供电针脚通过保险电阻和电感连接到电源插座的第4针脚，有的主板在供电电路中还设置有一个供电跳线，通过跳线可以选择待机供电或ＶＣＣ5供电。

如果选择待机供电，则在关机的状态下，USB接口也有工作电压。

USB接口电路中的保险电阻用来防止USB 设备发生短路时烧坏ＡＴＸ电源，目前的主板一般使用贴片电阻或高分子ＰＴＣ热敏电阻作为保险电阻。

高分子ＰＴＣ热敏电阻可以在出现短路情况时，自动升高内部电阻，起到保护的作用，同时在故障排除后，又会自动恢复到低电阻状态继续工作。

USB接口电路数据线路中的贴片电感和电阻排的作用是：在数据传输时起到缓冲的作用（抗干扰）。

这个电阻排通常采用阻值为22欧或33欧的电阻。

而数据线路中连接的电容排和电阻排起滤波的作用，可改善数据传输质量，电容排的容量一般为47ＰＦ，有的为100ＰＦ。

USB接口的工作原理是：当电脑主机的USB接口接入USB设备时，通过USB接口的5Ｖ供电为ＵＤＢ设备供电，设备得到供电后，内部电路开始工作，并向＋ＤＡＴＡ针输出高电平信号（—ＤＡＴＡ为低电平）。

同时主板南桥芯片中的USB模块会不停的检测ＵＳＢ接口的＋—ＤＡＴＥ的电压。

当南桥芯片中的USB模块检测到信号后，就认为USB设备准备好，并向USB设备发送准备好信号。

2174F2是一个保险电阻，用来防止负载短路时烧坏供电电路。

这个保险电阻一般为贴片保险电阻或者是像色环电阻的普通保险电阻。

键盘/触摸板（鼠标）接口电路中最容易出现的故障就是贴片电阻、贴片电感开路或者虚焊，滤波电容短路，跳线连接不正常和保险电阻开路等。

对于键盘、鼠标有时可以使用，有时不能使用的故障，一般是上拉电阻或插座虚焊所致。

键盘/触摸板（鼠标）接口插座附近的贴片电阻是维修时重点检查的对象。

若电感、电阻、保险电阻开路都可能导致不认键盘、鼠标。

维修时应该首先检查这些电感、电阻、保险电阻，然后再检查电容是否短路（可以先拆下电容检测，不影响正常使用），最后试着补焊或者更换键盘/触摸板插座。

若以上部分均正常，就要检查数据线和时钟线到键盘控制芯片以及键盘控制芯片连接的16MHz晶振的连接线，或者键盘控制芯片到I/O芯片之间的连接线（尤其是要检查电路板上的过孔是否不通）。

7.4.4 USB接口电路USB的英文全称是Universal Serial Bus，即通用串行总线，是一个扁平的长方形接口，其优点在于支持热插拔（不用关闭、重启系统就能添加和配置设备）和即插即用，而且传输速率快，理论上可以支持127个USB设备同时工作。

现在可使用USB接口的外围设备多种多样，包括鼠标、键盘、MODEM、活动硬盘、扫描仪和打印机等。

笔记本电脑常见的USB接口电路如图7-17所示。

USB接口中的4根连接线分别为电源线（+5V）、数据输入端（D+）、数据输出端（D−）和接地端。

USB接口电路的工作原理与键盘/触摸板（鼠标）接口电路相同，USB接口电路中电感的主要作用是滤波，电阻和电容的主要作用也是滤波。

USB接口电路一般和I/O芯片或者南桥芯片相连。

笔记本电脑中的USB接口一般都具有接口保护电路，当USB接口中的负载电流过大（超过1.5A）或者过载时，保护电路就会启动，切断USB接口的供电，保护笔记本电脑的主板不至于烧毁。

笔记本电脑的USB接口保护电路通常由专用的集成电路构成，常用的集成电路有RT9701和G548A2等。

U盘电路板结构图解说明及简单维修U盘的结构比较简单，主要是由USB插头、主控芯片、稳压IC(LDO)、晶振、闪存(FLASH)、PCB板、帖片电阻、电容、发光二极管(LED)等组成。

USB插头：容易出现和电路板虚焊，造成U盘无法被电脑识别，如果是电源脚虚焊，会使U盘插上电脑无任何反映。

有时将U盘摇动一下电脑上又可以识别，就可以判断USB插口接触不良。

只要将其补焊即可解决问题。

稳压IC：又称LDO，其输入端5V，输出3V，有些劣质U盘的稳压IC很小，容易过热而烧毁。

还有USB电源接反也会造成稳压IC烧毁。

维修时可以用万用表测量其输入电压和输出电压。

如无3V输出，可能就是稳压IC坏了。

但有一种情况，输出电压偏低，且主控发烫，这时就是主控烧了。

还有些U盘会在USB+5V和稳压IC之间串一个0欧姆的保护电阻，此时稳压IC没有5V输入电压就是它坏了。

现在许多主控都将LDO集成到主控内部了，所以我们会看到许多U盘都没有外置LDO了，它们都是USB+5V电压直接输入。

这种情况就要换主控了。

晶振：早期的U盘大多都是用6M的晶振，现在的U盘则普遍采用12M晶振。

晶振不耐摔，所以它是U盘上的易损件，最好的维修方法就是用相同频率的晶振直接代换。

主控芯片：主控制芯片负责闪存与USB连接，是U盘的核心，我们一般所说的U盘方案就是指主控芯片的型号。

量产工具也是与它对应的。

有些主控芯片还要输入3V的电压给FLASH供电，保证闪存的正常工作。

FLASH焊盘：它的作用是固定闪存，使闪存与主控连接。

受外力挤压后容易使闪存与焊盘接触不良，这时会造成电脑上的U盘打不开，无法存储文件等。

只要将闪存的引脚补焊一下就可以修复，也即我们常说的拖焊。

U盘维修详细教程以下故障在维修时，首先要排除USB接口损坏及PCB板虚焊、及USB延长线正常的情况下，再维修判断。

1、U盘插到机器上没有任何反应维修思路：根据故障现象判断，U盘整机没有工作，而U盘工作所要具备的条件也就是我们维修的重点。

善求至善1.PADS2000，如何阅读本书，这是一本技术用的图书，也是一本可以日后参考用的的工具书。

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USB充电器套件，又名MP3/MP4充电器，输入AC160-240V,50/60Hz,额定输出：DC 5V 250mA（标签贴纸为500mA,如果要长期输出更大电流，请更换Q1为13003）。

MP3和MP4在全国范围大量流行，不过作为日常用品的充电器由于直接和220V高压相连，具有故障率较高，容易损坏的特点，特别是买到那些不成熟的产品后，真是苦不看言。

最后，受学校老师委托，我们联系到了一款成熟量产的充电器套件，现在一同给广大电子爱好者分享。

下面是对着实物绘制的电路原理图：（电路板上有多种元件安装方法，安装请与原理图、实物图为准，PCB板上有些元件孔是不要安装的，有些元件要装在别的元件孔上，这点请注意！）说明：为了简化电路，达到学习目地，图中用1欧的电阻F1起到保险丝的作用，用一个二极管D1完成整流作用。

接通电源后，C1会有300V左右的直流电压，通过R2给Q1的基极提供电流，Q1的发射极有R1电流检测电阻R1,Q1基极得电后，会经过T1的（3、4）产生集电极电流，并同时在T1的（5、6）（1、2）上产生感应电压，这两个次级绝缘的圈数相同的线圈，其中T1（1、2）输出由D7整流、C5滤波后通过USB座给负载供电；其中T1（5、6）经D6整流、C2滤波后通过IC1（实为4.3V稳压管）、Q2组成取样比较电路，检测输出电压高低；其中T1（5、6）、C3、R4还组成Q1三极管的正反馈电路，让Q1工作在高频振荡，不停的给T1（3、4）开关供电。

当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，T1（5、6）、IC1取样比较导致Q2导通，Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；当输出电压降低后，Q2取样后又会截止，Q1的负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用。

本电路虽然元件少，但是还设计有过流过载短路保护功能。

当负载过载或者短路时，Q1的集电极电流大增，而Q1的发射极电阻R1会产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压会经过R3让Q2饱和导通，从而让Q1截止停止输出防止过载损坏。

车载ECU的安全性能要求很高，在电气、物理、化学等各方面，各大汽车厂商通常都有自己严格的标准。

一般情况下，车载ECU的外部接口都要有各种故障保护电路，其中最重要的莫过于对车载12V电源或对地发生短路时的保护电路。

由于USB接口可以直接输出5伏电源，所以短路保护显得尤为重要。

本文设计的保护电路可以实现对USB电源输出线的有效保护，无论USB电源输出线VBUS发生对12V电源还是对地短路，均不影响车载ECU内部电路的正常工作，实现了本质安全级的短路保护。

1、前言为了保证行车安全，车载ECU的安全性能要求很高，在设计时便要保证故障发生率尽量低。

作为目前应用最为广泛的移动外设与主机间通讯接口，USB（Universal Serial Bus）具有成本低、使用简单、支持即插即用、易于扩展等特点，在车载娱乐和存储设备上获得了广泛的应用。

因为USB接口提供了内置电源，可提供500mA以上的电流，对于一些功率较大的设备，如移动硬盘等，其瞬时驱动电流则可达到1A以上。

如果车载ECU上带有像USB总线这种可以直接输出电源的接口，为防止接口电路发生对电源或对地短路时损坏机体，其接口部分通常都应具有保护电路，以便执行故障自诊断和保护功能。

当系统产生故障时，它能在存储体中自动记录故障代码并采用保护措施，防止系统损坏，避免引起安全事故。

2、电路设计利用比较器并结合外围电路，本文设计了一种可以自动探测USB电源输出线是否发了对12V电源或地短路，并且可以在短路故障发生时自动切断电源供应的保护电路。

另外，如果探测到联接设备不在支持的USB设备之列，系统也可以借助本电路主动断开电源供应，并自动根据设备的连接状态实现对电源供应的控制。

具体电路如图1所示。

图1 USB VBUS短路保护电路图中MN1和MN2是USB电源通道上的两个MOSFET，用于控制5伏电源的输出，它们的G端都连接到比较器的输出端上。

比较器的正端电位值受3.3伏和VBUS共同影响，负端电位值由Umid通过电阻分压来决定，Umid的值总是与VCC5V和VBUS中的大者相同。

USB3.0应用的ESD保护原理图USB是通用串行总线的简称，这是目前个人计算机与其它外部设备联机使用最为广泛的一种传输接口。

该接口最初由英特尔与微软公司倡导发起，其最大的特点是支持热插拔和随插即用，使用者不需要重新开机便可以直接安装或加载硬件驱动程序，使用起来比PCI和ISA 总线要方便很多。

USB 3.0接口分成主机(Host)端与设备(Device)端，必须先有主机端的支持，外围的设备端才能搭配。

从芯片大厂英特尔及AMD已开始推出支持USB 3.0的南桥芯片，微软Windows 7也开始提供支持USB3.0的驱动，以及最近市面上的计算机及外围产品中已越来越多地标榜具有USB 3.0功能，可知USB 3.0取代USB 2.0已是既定的趋势。

USB3.0的数据传输速率比USB2.0快十倍，正好满足日益增长的对高画质、大容量存储的需求。

无论是数字照片文档、影片文件、电子邮件数据或其它重要数据的复制或备份，甚至是整个计算机系统的备份，均可大幅缩减时间，提升工作效率。

除了在计算机上的应用之外，手机与相机也大都使用USB与计算机连接传输数据，并利用USB进行充电。

为实现十倍于USB 2.0的传输速度，必须使用更先进的工艺来设计和制造USB 3.0控制芯片，这也造成USB 3.0的控制芯片对静电放电(ESD)的耐受能力快速下降。

此外，当USB 3. 0被广泛用于传输影音数据时，对数据传输容错率会有更严格的要求，使用额外的保护组件来防止ESD事件对数据传输的干扰变得很有必要。

除了传输速度的要求之外，USB另一个最重要的特点就是随插即用、随拔即关。

但由于在USB传输线内部经常会累积静电，造成在热插拔动作下必然会有一些ESD现象发生，电子系统经常因此而发生工作异常、甚至造成USB连接端口组件毁坏，像ESD等瞬时噪声就是来自这个热插拔动作。

USB3.0连接端口保护组件的要素ESD保护组件必须同时符合下面五项要求才适合用在USB3.0端口：首先，ESD保护组件本身的寄生电容必须小于0.3pF，才不会影响USB3.0高达4.8Gbps的传输速率。

主板USB接口电路结构图解因为每个 USB 接口能够向外设提供＋ 5V500MA 的电流，当我们在连接板载USB 接口时，一定要严格按照主板的使用说明书进行安装。

绝对不能出错，否则将烧毁主板或者外设。

相信有不少朋友在连接前置 USB 插线时也发生过类似的“冒烟事见“。

这就需要我们能够准确判别前置 USB 线的排列顺序如果我们晓得 USB 接口的基本布线结构，那问题不是就迎刃而解了吗。

USB接口图解主机端：接线图：VCCData－Data＋GND实物图：设备端：接线图：VCCGNDData－Data＋三、市面上常见的USB接口的布线结构这两年市面上销售的主板，板载的前置 USB 接口，使用的都是标准的九针 USB 接口，第九针是空的，比较容易判断。

但是多数品牌电脑使用的都是厂家定制的主板，我们维修的时候根本没有使用说明书；还有像以前的 815 主板，440BX ， 440VX 主板等，前置 USB 的接法非常混乱，没有一个统一的标准。

当我们维修此类机器时，如何判断其接法呢？现在，把市面上的比较常见的主板前置 USB 接法进行汇总，供大家参考。

( 说明：■代表有插针，□代表有针位但无插针。

)1、六针双排这种接口不常用，这种类型的 USB 插针排列方式见于精英 P6STP －FL(REV ： 1.1) 主板，用于海尔小超人 766 主机。

其电源正和电源负为两个前置 USB 接口共用，因此前置的两个 USB 接口需要 6 根线与主板连接，布线如下表所示。

■DATA1+■DATA1-■ VCC■DATA2+■ GND2、八针双排这种接口最常见，实际上占用了十针的位置，只不过有两个针的位置是空着的，如精英的 P4VXMS(REV ： 1.0) 主板等。

该主板还提供了标准的九针接法，这种作是为了方便 DIY 在组装电脑时连接容易。

■ VCC■DATA －■DATA ＋□NUL■ GND■ GND□NUL■DATA ＋■DATA －■ VCC微星 MS-5156 主板采用的前置 USB 接口是八针互反接法。

/read.php?tid=240680FLUKE 15B,17B USB数据线电路原理图(含恒流背光,电压校准 2个级别),USB取电).pdf下载地址: FLUKE17B_USB_datacable.pdf (211 K) 下载次数:23 [/url]FLUKE VIEW FORMS 基本版和完整版,FLUKE PC联机软件完整版和基本版支持的联机设备列表:福禄克FLUKE VIEW FORMS BASIC(基本版),Version:3.5: [RAR文件] 82.61MBFLUKE VIEW FORMS BASIC(基本版),Version:3.5这个是FLUKE的基本版联机程序,能够支持FLUKE187,189,87,89,287,289,8808A,F45等等机器与PC进行联机.当然了,由于这个操作软件是基本版的,所以省略了一些功能,如表格制作,但日常应用是足够的.包括数据记录等等.以下是FLUKE VIEW FORMS (full vision 3.3)完整版[RAR文件,63.9MB],能够支持FLUKE绝大部分机型,其支持的型号跟BASIC是一样的,但是多了”表格制作”,”公司LOGO导入到表格”,”数据分析”等功能.FLUKE VIEW FORMS (full vision 3.3)完整版以下是FLUKE的数据线光盘,包括USB转红外的,也包括标准的USB转COM.使用的芯片主要是来自英国FTDI公司的工业串口芯片,大家倒不用在这里下载,可以直接到FTDI公司网站上进行下载最新版.--------------FLUKE 15B,17B手持表与PC的联机软件,因为与优利德同样采用富晶FS9721 LP3芯片,故可使用UT60E的上位机控制程序 (6.48MB).富晶FS9721_LP3芯片的中文规格书.pdf (663 K) 下载次数:17富晶FS9721_LP3芯片的中文规格书.pdf[/url]FLUKE 15B,17B与PC的联机程序(即优利德UT60E的联机程序).此数据为网络收集,所有公司或个人获得其复制品必须符合版权法用途............................-------------------------2011,3,10 新增:[url=/upload/FLUKEFILE/FLUKE_USB-IR数据线安装指南[多国语言].pdf]FLUKE_USB-IR数据线安装指南[多国语言].pdf[/url][url=/upload/FLUKEFILE/FlukeViewForms安装指南[多国语言].pdf]FlukeViewForms安装指南[多国语言].pdf[/url][url=http://www.aboutledlighting.upload/FLUKEFILE/FlukeViewForms用户手册[中文].pdf]FlukeViewForms用户手册[中文].pdf[/url]。

Application Note The Protection of USB 2.0 Applications Order Code 824 015 Competitor S 824 001 Competitor P I/O VRWM VCl,IO VCl,VDD VESD CIN IPP Package SOT23-6L SOT23-6L SOT23-6L SOT23-6L I/O 4 4 4 4 VRWM 5 5 5 5 V Cl,IO 12 22 14 28 VCl,VDD 7,5 15,5 9 19 VESD 12 kV 15 kV 8 kV 8 kV C IN 2 pF 3 pF 1 pF 3 pF IPP 12 A 12 A 5A 6A Number of I/O lines the TVS-Diode can protect Max. reverse working voltage ESD clamping voltage at I/O pin (IEC 61000-4-2, contact mode at 6kV ESD clamping voltage at VDD pin (IEC 61000-4-2, contact mode at 6kV Max. withstanding ESD pulse (IEC 61000-4-2, contact mode Input capacitance at I/O pin via. GND (VIN = 2,5V, VDD=5V Max. Withstanding surge current (8/20µs TLP Curve of different parts for VDD TLP Curve of different parts for I/O lines Recommended Layout for Single Single USB Port The two differential signal lines (D+ and D- are routed from connector to TVS-Diode (p/n 824 011 and via a common mode choke (p/n 744 232 090 to the USB controller as shown on the left picture below. This results in an awesome ESD protection and EMI suppression of both data lines. VBUS is routed like the signal line, but instead of the common mode choke a chip bead ferrite (p/n 742 792 641 is used.After the chip bead you may add a capacitor and a second chip bead as well to get the highest possible EMI suppression effect. For very sensible IC’s and / or high reliable applications you can get an optimized ESD suppression effect if you double contact a four-fold TVS array (p/n 824 015 like shown on right picture. JB, 2009-06-23 Page 6 of 9Application Note The Protection of USB 2.0 Applications Protection of single USB port Double protection of single USB port Designers preferring single channel components can also use the ESD Suppressors WE-VE. The connection has to be carried out from D+ / D- to GND. The other parts are connected in same way as above. Protection of single USB port Recommended Layout for Double USB Port According to single USB port protection the routing is very similar. Use here exactly the same parts as for single port protection and the protection level will also be the same. Protection of double USB port JB, 2009-06-23 Page 7 of 9Application Note The Protection of USB 2.0 Applications Bill of Material: Material: In this application note the following parts are used TVS-Diodes WE-TVS: 824 011: 824 015: Protection of 2 I&O lines and VDD line: Size SOT23-5L | 2pF CI/O | 5V VRWM | 5A IPP Protection of 4 I&O lines and VDD line: Size SOT23-6L | 2pF CI/O | 5V VRWM | 5A IPP ESD Suppressors WE-VE: 823 07 050 029: 823 06 050 029: Size 0402 | 0.2pF Ctyp | 5V VRWM | 17V VCL Size 0603 | 0.2pF Ctyp | 5V VRWM | 30V VCL Common Mode Chokes WE-CNSW: 744 232 090: Size 1206 | 370mA IDC | 300 mΩ RDC | 90Ω Impedance Chip Bead Ferrites WE-CBF: 742 792 641: Size 0603 | 2 000mA IDC | 150mΩ RDC | 300Ω Impedance USB-Connectors WR-COM: 614 008 260 21: 614 004 135 023: USB Typ A Connector | THT | Dual stacked USB Typ A Connector | THT | Vertical JB, 2009-06-23 Page 8 of 9Application Note The Protection of USB 2.0 Applications Interface Design Kit For an easy design of interfaces Würth Elektronik has launched a special Interface Design Kit. This design kit includes a design guide for USB 1.0 to USB 2.0, CAN, Ethernet, VGA, DVI, RS232 and RS485 interfaces and all the components used. These are ESDSuppressors, SMD Common Mode Chokes, Chip Bead Ferrites, LAN Transformers and the corresponding Connectors. In total are 35 different passive components with 235 parts and 4 evaluations boards in. The colour scheme makes it easy to locate the suitable parts for your application. Just follow the specific application colour and arrange your needed parts. For each application you find a simple block schematic where you see how to place the different components to get the best result. Try it - it’s worth each penny pen ny!! ny !! JB, 2009-06-23 Page 9 of 9。