USB Device Over Current 不開機-維修DIY

上週同事跟我說有台電腦開不起來,於是我看了一下畫面,出現 “USB Device Over Current Status Detected !!”,簡單說就是主機板認為USB插孔有短路的現象,造成過電流,所以它會在15 sec後自動關機,連進入BIOS或UEFI的機會都沒有。

USB device over current的錯誤訊息
USB device over current的錯誤訊息

爬文看災情

我想這應該不會是個案,所以網路搜尋了一下,果然看到很多災情,從2010年開始就有這類災情,但絕大部分的處理方式都不是我認同的,因為Over Current是硬體的現象,但他們卻不是用硬體的角度來看,只是單純用試誤法Try and Error、軟體觀點、外加經驗談來做分享解決方案,也許曾經有人用過有效,但對我來說,這些方法無法解釋 Over Current 的訊息是怎麼來的,例如:

  • 加強接地
    這會跟高頻通訊有關,但與直流的過電流沒有關係
  • 試試裸測是否會好
    所謂裸測就是不接機殼單測主機板,如果這樣會好,那表示主機板很有問題,就算裸測好了又怎樣? 沒找到真正原因之前,換一塊主機板一樣有潛在問題
  • 重裝BIOS電池
    目的是要將BIOS設定Reset,但只改變設定我不認為會改變過電流的狀態,實際上我試了確實沒用。
  • 更新BIOS
    若根本開不進BIOS哪來的更新,除非是拔IC硬燒,但就算這樣可以搞定它,我也認為只是閃過問題,沒有解決問題
  • 檢查USB保險絲是否燒毀
    如果5V的電流保險絲燒毀,那就表示保險絲為了避免短路而犧牲了自己,從此電流流不出去,也不會有短路現象了,但Over current訊息依舊,而我的5V也在,表示這個判斷不正確
  • 送原廠維修
    網路上找到的最後一種答案類型,大概就是這種沒營養的答案。如果要送原廠維修,我還需要爬文嗎? 這與作業系統當機時,出現”請與系統管理員聯絡”,是一樣的無用,因為管理員就是使用者本人。

以下才是我認同的維修除錯方式,硬體問題當然要硬體解決。所有以軟體做方案的解決方式,只是閃避問題而已。

  • 檢查USB孔是否5V針腳與地線GND有短路

確實有人以上述的方法修好USB過電流的主機板,但可惜的是,這並不是我的Case,顯然我需要的解決方案可能在更深的地方。

簡介 USB Device Over Current

如下圖USB host本身可以供電+5V,萬一USB Port不慎將+5V與地線GND短路在一起,在5V的電源線上會產生非常大的電流,因而將供電電路燒毀,而此時USB Device會因為隔壁的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
USB電源的接線方式

這種因為短路造成USB裝置無法工作的狀況在這裡是不好的情況,但是在電器漏電的情況,我們卻需要這種短路來救命,我先亂入一張圖如下,詳情請看觸電-漏電-如何發生與預防,同樣是短路卻有不同的作用,所以事情都沒有絕對,是看你用在哪裡。

機殼接地避免人員觸電
機殼接地避免人員觸電

言歸正傳,為了避免燒毀5V的情況發生,主機板的晶片組有提供OC#腳位,也就是Over Current的通知訊號腳位,其中井字號告訴我們低電壓表示過電流,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電路透過OC#通知晶片組USB電源發生短路,進而把USB電源關掉,達成保護的作用。不過上圖只是我個人推測而已,OC#倒底在晶片組裡面啟動了多少東西,其實我不知道。

除了主動關掉電源之外,主機板通常也會額外再加上一個保險絲,以防萬一,通常這種保險絲是可自動復原的,也就是大電流高溫的時候它的電阻會突然升高,而正常時候的電阻會非常小,這樣可以用來保護USB device,如果電流過大也不是沒有真的燒到掛的可能,但這不是這次的狀況。

檢查主機板外觀

以前我修過幾片主機板,大部分是因為爆電容產生問題,但這主機板ASUS P8B75-V相對來說算新,而且用的都是固態電容,在外觀上我完全看不出有異狀。

發生 Over current 的主機板
發生 Over current 的主機板

檢查USB 5V

既然系統說USB有過電流,那我就來看看是否USB 5V是否有短路或是電壓偏低的現象,於是我測量了每一個USB port,但每個Port卻都有足夠的5V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。

實體沒短路,但系統卻收到 over current 的訊息,這個意思就是說,除非我有線路圖,否則永遠別想看到OC#腳位附近的電路。

點位圖-維修的好幫手

要想拿到電路圖,這幾乎是不可能的事情,對原廠來說這算是機密外流。但是對於維修的商家來說,他們還是需要有基本的維修資訊才能進行維修,所以就有了點位圖這種東西,它隱藏了大部分的資訊,只透露電路板兩面的接線名稱,讓店家可以進行維修,避免競爭對手複製。

我剛好夠幸運,在網路上找到有人分享點位圖,而且它遇到的問題跟我一樣是 over current,聽說這種圖一般要花錢買,所以真的很好運。我拿到的點位圖是.fz檔案,它可以由BoardViewer打開,這個程式它沒說是否為Freeware,也沒寫是否為Open source,總之它用起來像個Freeware。

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,因為網路上的資訊有時候不太可靠。結果真的很順利的就把主機板的點位圖.fz檔打開了。

如下圖這就是一個扎扎實實的主機板啊,而且型號還是我手上的這塊主機板,雖然版本差一版,但通常不會差太多,它還是很有參考價值的。

主機板的點位圖
主機板的點位圖

發生 Over Current 的位置

既然有前人已經遇到相同問題,那我就直接參考他的作法,他說是晶片組附近接OC#的排阻有問題。所謂排阻就是把電阻排起來打包成一個元件而已,像下圖就是8pin排阻,它由4個電阻平行包在一起。只是晶片組附近的排阻還滿多的,到底是哪個跟USB有關咧? 那就要找了。

網路說是晶片組附近的排阻故障
網路說是晶片組附近的排阻故障

於是我就找了下圖中,所有與排阻URN有關的地方,果然讓我找到OC#的腳位,它位於排阻URN61、URN62上,我標示了其中一個OC#它的全名為S_USB_OC#12,圖中我只簡寫OC#12。前人種樹後人乘涼,有人留下維修經驗我找起來就快多了。

Over current 的發生點在這裡
Over current 的發生點在這裡

我稍微巡了一下其它排阻,還有其他的USB接線分別標示如下,前面四個是USB2.0,最後兩個是USB3.0。

  • S_USB_OC#12
  • S_USB_OC#34
  • S_USB_OC#56
  • S_USB_OC#78
  • S_USB3_OC#12
  • S_USB3_OC#34

根據點位圖這個主機板共有8組USB 2.0,4組USB3.0,每兩組共用一個OC#監控USB電流,那到底哪個電壓被拉成Low? 我們就來測量看看這6個OC#電壓各是多少。

測量OC#電壓

經過電壓測量,只有S_USB_OC#12的電壓是0.87V,電壓明顯偏低,其餘都是3.27V,所以只有 S_USB_OC#12有問題。還好其餘3組沒問題,因為那三組位於排阻URN81與URN82,雖然在點位圖上看起來沒甚麼問題,但你若對照之前照片的話,會發現URN82剛好被散熱片蓋住,若要施工會需要拆散熱片,那超級麻煩。

Over current 故障點的位置
Over current 故障點的位置

接下來剩下的問題就是,為何 S_USB_OC#12 會被拉成這麼低電壓? 我跟據點位圖把OC#周邊的連接方式做了簡單的反向工程,畫出過電流的偵測線路。

原來它其實只是簡單的電阻分壓而已,原理如下圖,5V是來自USB的電源,正常情況之下S_USB_OC#12會依照分壓定律得到3.17V,經過實測其他的OC#腳位電壓是3.27V。如果5V發生短路,那麼OC#的電壓也會跟著往下掉,它不見得會變成0V,但肯定會變低,如此就等同於通知晶片組USB短路了。

Over current 感測線路
Over current 感測線路

所以主機板並沒有真的去測量電流是不是變大,它只是利用短路造成的壓降來通知短路現象,你可以說它很聰明,也可以說它cost reduction,畢竟真正的電流感測器還真有點小複雜,也貴很多。

現在的狀況是5V正常,但S_USB_OC#12電壓卻只有0.87V,所以根據上面的感測線路,要嘛是URN61電阻變小,要嘛就是URN62電阻偏高,總之就是電阻故障。

動手更換排阻

既然要換就兩個一起換,於是去買了4.7K與8.2K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
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焊點PAD,你看下圖中URN61有一個地方沒有亮晶晶,就是那裏掉PAD了。不過通常會掉PAD是因為它空接,無法排掉高溫,只好自己吸收熱量而掛點,但這不影響主機板運作,反正這個點它沒有用。

移除故障的排阻
移除故障的排阻

接著就把新買的排阻給焊上去,焊排阻就簡單多了,只是怕會短路在一起,這時就要靠吸錫線了,下圖就是焊好的樣子。

焊好排阻的主機板
焊好排阻的主機板

開機測試-USB Device Over Current消失

最後當然又來到緊張的時刻了,換了排阻之後,S_USB_OC#12電壓變正常,理當要能順利開機才是。把電源螢幕鍵盤滑鼠都接好,把電源按鈕按下,然後就不斷地按下DEL鍵,過了幾秒鐘出現UEFI BIOS的畫面,這表示主機板已經不再收到Over Current訊號了,真是太棒啦。

打開電源後順利進入UEFI BIOS
打開電源後順利進入UEFI BIOS

電阻真的壞了嗎

能開機就結束了嗎? 助教很好奇,這兩顆排阻到底阻值是多少,於是動手測量了各別的阻值,說也奇怪它們的阻值都是正常的,一個排阻內有4個電阻,每個都是正常的耶!!! 難道剛才只是單純的冷焊現象? 這已經無從考證,如果再來一次,我應該還是會選擇更換電阻,畢竟我也確實遇過電阻故障的情況。

相關文章

Windows 藍畫面 怎麼辦? 維修DIY-原來兇手是它
Disk Read Error 電腦不開機-猜猜如何修好它
Counter-計頻器-當機/頻偏/不穩-維修Part2

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*