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[产品组] 加长USB延长线下网卡不稳定的分析及解决方案

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发表于 2013-5-7 14:10 |显示全部楼层
本帖最后由 zdg702 于 2013-5-18 23:42 编辑

                             加长USB延长线下网卡不稳定的分析及解决方案


开始之前先整体的了解一下:
1. 电脑USB 2.0的标准其供电输出电压为5V,输出电流为500ma,数据为串行传输。
2. 本实例为8187+6649芯片网卡,8187芯片额定供电电压为3.3V,6649功放为5V,整机最大工作电流经虎哥测试为398ma。

网卡正常工作的时,它的工作电流不是一个恒定值,当网卡处理大数据量的时候,(如: P2P下载等),功耗较大需求电流相应随之增加,这就要求USB输出的电源低损耗的送达网卡,大功率的电流是网卡在特定情况下的需要,表现为瞬间峰值状态,然后就会维持在一定正常变化的水平。当网卡需要大功率大电流的瞬间,供电必须满足网卡的需要 ,因此USB线径太小阻值太大的话,会失去应有的电源功率,导致网卡短暂停止工作,停顿后的网卡电源负载减轻,网卡恢复正常的电流使网卡继续工作,这就是有些人使用了USB延长线后经常掉线,出现网卡突然不见,又会自动的识别,并自动的连接上信号的情况

从上面的分析得知,出现网卡掉线时,是网卡突发对大电流需求时(峰值需求)。假设网卡峰值需要较大电流时,在网卡上有个储能电路,对电流进行补偿就可避免网卡短暂停顿、掉线
这时我们会想起一个零件---电容器,电容的特性是当有电压加载到电容上时是处于充电状态,当电压消失时是放电,所以只要增加一个电容加载到网卡的整机供电上,就能够解决瞬间大电流产生压降时参与补充的解决方法。也叫退耦滤波电容。在选取电容参数的时候,考虑到是用在网卡的整机直流供电上,而且原网卡也自带有贴片电容能起到过滤高频的滤波作用,我们只要选取耐压超过5V容量为470u到2200u的普通电解电容即可。

下面是改造网卡实例:

图中的红圈为原机贴片电容的位置,因省料此处为空位(当然在它的旁边还有贴片电容),左边焊接点为5V供电的正极,右边为公共地线的负极。现在只要将要增加的电容焊接到这两点即可,选取这焊接点的原因是电源供电的最前端,而且此两点的焊接面积比较大,焊接时不容易损坏覆铜板,焊接完成后还要想办法固定这个超大电容器,有些人喜欢用热熔胶固定,但这热熔胶容易在春夏秋冬季节变换后而自然脱落。我是用扎带穿过网卡中间的孔进行绑紧固定的,如图:

至此已全部完成改进工作。

下面是改装后的比较了,原来此卡在连接一条5米的成品延长线时电脑不能正常识别,用1.2米延长线时容易掉线而且下载速度慢。用1.2米连接线时用数字万用表测得网卡电源最大压降下降到3.2V,增加电容后,用5米的成品延长线已经能够正常使用,用1.2米线时测得网卡电源的最大压降时是4.3V,正常维持在4.85V左右。

此改进为通过电容的储能补偿来稳定网卡的供电电压,不能提供比原USB更大的电源功率。当然改善的方法还可以自己DIY更低损耗的USB线同时进行,这样就更彻底的解决长延长线下网卡不稳定了。

题外话:有些USB延长线是一分四或者多路的,也可以拆开盒子在里面电源部分增加电容使你的USB设备工作更加稳定。或者自己DIY延长线的同时在输出端就先加上电容。

本帖已制作成PDF文件:














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综合解释点评及所有回复的帖子:

此款8187网卡属于大功率网卡,最大总电源功耗电流约400ma,占用了USB理论输出功率的80%,原设计是有两贴片电容的生产时给简化了,并留出空位置,可参照某些型号的网卡上是能看见有这样的电容的,当然容量比较小是为了能装上外壳,说明增加这电容的合理性。
有关USB数据传输问题,据有关USB文章介绍,单股线能传输的
距离是5米,要想实现超长距离传输只能借助于调制---解调---载波---中继等手段(市场上已有相应的产品了),这样能达到无限延长传输了。

对退耦电容电路不熟悉的朋友可参考下面的图片,该图片截自百度文库:



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不用这么麻烦吧。为什么不直接使用馈管了,馈管相对于馈线损耗要小很多,使用馈管不更好?  发表于 2013-5-17 00:36
说实话,这种改造并不很好,一是只能解决瞬间供电不足问题,但USB长延长线供电不足绝不只是瞬间问题。二是2200微法电容用不着焊到网卡里,可做在延长线的USB母头上。  发表于 2013-5-11 00:43
所以“小昊2013 ”是理解的。供电不是问题,问题是信号。如果你用品牌电脑的USB口与质量好的延长线完全可以到10多米,但信号你想超过10多米是难,唯有加信号放大或者信号转换来延长。  发表于 2013-5-9 03:18
请大家不要盲目,这电容在网卡的瞬时大功耗起作用,长时间的大功耗是没有作用的,请大家去了解电容的原理就知道了。我做过不加任何外围的情况达13米,13米后的延长线主要的信号衰减和干扰,那只能加USB集线器等  发表于 2013-5-9 03:11
我觉得供电问题很容易能解决,数据传输的问题更值得探讨。  发表于 2013-5-7 15:18

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发表于 2013-5-7 14:20 |显示全部楼层
我是直接作在了USB延长线上了,上了一个16V/4700U的

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附件下载打不开了,只好挤一下沙发,重新上传了,在 207 楼  发表于 2013-6-19 00:10
我的笔记本,如果在USB线上面加电容,一插电脑,电脑就自动重启,知道是什么情况吗?  发表于 2013-5-13 21:18
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发表于 2013-5-7 14:21 |显示全部楼层
发哥威武!

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附件下载打不开了,只好挤一下沙发,重新上传了,在 207 楼   发表于 2013-6-19 00:10
兄弟,多谢你的捧场,公布结果啦,看看 ???  发表于 2013-6-4 21:08
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[LV.1095]铁杆粉丝
发表于 2013-5-7 14:23 |显示全部楼层
学了不少,支持楼主

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附件下载打不开了,只好挤一下,重新上传了,在 207 楼   发表于 2013-6-19 00:10
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发表于 2013-5-7 14:28 |显示全部楼层
daibuwen 发表于 2013-5-7 14:20
我是直接作在了USB延长线上了,上了一个16V/4700U的

殊途同归.......................原理是一样的,似乎发哥的更有技术水准,你的做法更适合大众操作,结论:发哥是阳春白雪!

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附件下载打不开了,只好挤一下,重新上传了,在 207 楼   发表于 2013-6-19 00:14
没意思........
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[LV.20]漫游旅程
发表于 2013-5-7 14:29 |显示全部楼层
在自制延长线末端加过1.5微法的无感无极电容,本来要再并一个电解电容增大容量,不方便就暂时没有。很多场合,都是用两种不同特性的电容并联,原理不解释。

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附件下载打不开了,只好挤一下,重新上传了,在 207 楼  发表于 2013-6-19 00:15
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附件下载打不开了,只好挤一下,重新上传了,在 207 楼  发表于 2013-6-19 00:15
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学习了!!!!!!!!
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发表于 2013-5-7 14:36 |显示全部楼层
学习啦,谢谢分享
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发表于 2013-5-7 14:39 |显示全部楼层
不错,支持了。
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[LV.20]漫游旅程
发表于 2013-5-7 14:58 |显示全部楼层
小手一抖,金币拿走~
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发表于 2013-5-7 14:59 |显示全部楼层
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