Компьютерная документация на каждый день

Если нехватает USB-портов в ноутбуке...

Проблема, знакомая многим владельцам лэптопов. Зачасткую ноут снабжается парой портов. Один из них постоянно занят мышкой. На оставшийся свободный порт претендуют Bluetooth-адаптеры, картридеры, мобильные HDD, принтеры и прочие девайсы. Первоначально для решения этой проблемы было решено вывести на боковую стенку корпуса ноутбука PS/2-порт, подпаяв его к системной плате вместо тачпада и освободив таким образом один USB-порт от мышки. Сказано - сделано. Опыт прошёл успешно и USB-мышь, подключенная через переходник USB-PS/2, бодро забегала курсором по экрану. Но, поскольку тачпад - вещь в хозяйстве весьма полезная, а местами даже необходимая, приносить его в жертву мне не очень хотелось. К тому же, два свободных USB-порта, конечно, лучше, чем один, но все же маловато. Да и громоздкий переходник USB-PS/2 - отнюдь не мобильное решение. Выход из этой критической ситуации мог быть только один - вывод на боковую стенку корпуса дополнительных USB-портов. Из спецификации на южный мост чипсета (SIS962) узнал, что он имеет три Host-контроллера, к каждому из которых может быть подключено по два порта USB версии 2.0. Таким образом, всего может быть выведено шесть USB-портов. Два порта производитель вывел "наружу", а вот про оставшиеся четыре "забыл". Эту вопиющую несправедливость и решено было исправить.


Каждый, кто хоть раз заглядывал в USB-порт, знает, что он имеет четыре контакта, два из которых - питание и два информационных - "Data+" и "Data-". Найти на системной плате +5В для питания USB - не проблема. С сигналами "Data+" и "Data-" - сложнее. Они подключаются непосредственно к соответствующим выводам микросхемы южного моста. А поскольку современные чипы упакованы в BGA-корпуса, добраться до выводов, не отпаивая чип от платы, невозможно. Кроме того, необходимо знать разводку контактов чипа. Найти datasheet на южный мост не получилось. К счастью, ко мне попала "мёртвая" материнская плата с таким же чипсетом. При помощи паяльного фена я "поднял" южный мост и узнал разводку USB-сигналов, прозвонив дорожки от USB-разьёмов до контактных площадок BGA-выводов моста. После этого очередь дошла до самой ответственной части "марлезонского балета" - отпайки южного моста ноутбука, вывода из под него тонких термостойких эмалированных проводников и припайки его обратно. Но это всё в теории. На практике оказалось проще. После отпайки моста выяснилось, что необходимые дорожки уже выведены из-под чипа и через резисторы сопротивлением 15 кОм подключены к "земле". Таким образом, южный мост можно было и не отпаивать, но кто ж знал? Резисторы были удалены за ненадобностью, а к освободившимся контактным площадкам подпаяны тонкие проводки с фторопластовой изоляцией.



В качестве проводника к USB-разъёму я использовал отрезок SATA-кабеля. В нём как раз четыре проводника, попарно экранированных друг от друга, что позволяет подключить двухпортовый разъём USB, такой, какой обычно устанавливается на тыльной стороне материнских плат. Простой неэкранированный шлейф не подойдёт из-за наводок. Проверено лично. Экран кабеля необходимо заземлить как можно ближе к южному мосту. С обеих сторон SATA-кабеля пришлось изготовить небольшие переходные печатные платы, поскольку сам кабель очень жёсткий и припаять его непосредственно к системной плате или USB-разъёму не получится. На фото платы не видно под слоем герметика. "Трансплантируемый" USB-разъём был снят с мёртвой материнской платы. Питание +5В и "земля" подключены с "родного" USB-порта, расположенного по-соседству.



Питание на USB в моём случае поступает непосредственно от стабилизатора +5В, который обеспечивает необходимый ток и защиту от перегрузок. На платформах других производителей необходимо убедиться, что вновь вводимые USB-порты получат необходимое питание +5В при токе нагрузки до 500 мА на порт и защиту от перегрузок.



Метод крепления нового разъёма, видимо, будет индивидуален в каждом конкретном случае. Я просто припаял металлический корпус разъёма к большому "земляному" участку фольги на системной плате, предварительно нанеся на соприкасающиеся поверхности разъёма и платы тонкий слой эпоксидного клея для большей прочности.



Отверстие в корпусе высверлил микродрелью и обработал надфилем. Получилось весьма эстетично и функционально.


К одной из двух оставшихся незадействованными пар USB-выводов южного моста был подключен Bluetooth-адаптер.



Таким образом, сейчас в моём ноутбуке используются 5 USB-портов, один внутренний (Bluetooth) и 4 внешних. А один так и остался незадействованным...про запас.


Общий вид ноутбука без клавиатуры и теплоотводов чипсета.



Тех, кто захочет повторить подобное, хочу предупредить, что подобная работа требует высокой квалификации и понимания всей сути процесса. Для тех, кто всё же отважится на подобные эксперименты, несколько рекомендаций:



  1. При отпайке BGA-чипов соблюдайте тепловой режим. Особенно важно обеспечить равномерный прогрев платы по всей площади, а не только в месте монтажа чипа. В противном случае плата необратимо деформируется и пополнит коллекцию высокотехнологичных девайсов на местной свалке. Лучше потренироваться на каком либо ненужном экземпляре;

  2. После достижения температуры плавления припоя необходимо очень аккуратно поднять чип вертикально. При этом ни в коем случае нельзя двигать его в горизонтальной плоскости, иначе выводы-шарики могут слипнуться друг с другом. Если это поризойдёт, то без специальной матрицы вам их не восстановить. Будте готовы к тому, что силы поверхностного натяжения будут препятствовать строго вертикальному подъёму. Лучше заблаговременно продеть тонкие эмалированные проводники под чипом с двух сторон и с их помощью поднимать микросхему;

  3. Принимайте меры для защиты чувствительных элементов от статического электричества.