Сейчас в устройствах можно часто встретить разъёмы usb (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина»). Из за случайного механического повреждения, например, во время нахождения устройства в режиме зарядки часто встречается такая неисправность — как обрыв micro usb разъема. О том, как перепаять micro usb разъем самостоятельно вы узнаете в статье ниже.

Если вы любите мастерить и умеете обращаться с паяльником, то вам не составит труда перепаять micro usb разъем на планшете самостоятельно. Для этого нам понадобятся инструменты: паяльник на 25 Ватт, припой, легко плавкое олово, пинцет, маленькая фигурная отвертка, скальпель или нож с тонким лезвием, увеличительное стекло.

Как разобрать планшет (телефон, ноутбук)?

Самое главное — всё делаем осторожно и аккуратно!

Для разборки нам необходимо:

1. Набор отвёрток;
2. Пинцет;
3. Скальпель или нож;
4. Паяльник.

Порядок действий.

Шаг 1. Открутить все крепежные винты на планшете или телефоне, снять заднюю крышку аккуратно поддеваем ножом или скальпелем, тем самым освобождая фиксаторы корпуса из пазов, наклоняя лезвие в сторону экрана.

Шаг 2. После того как сняли крышку на планшете (телефоне), необходимо заземлить паяльник, припаять провод к общему корпусу (минусу) и затем второй конец провода к корпусу самого паяльника. Это необходимо сделать для того чтобы, обезопасить планшет от случайного статического электричества, которое может вывести его электронные компоненты из строя. А также следует сделать антистатический браслет и также заземлить его.

Шаг 4. После этого откручиваем все крепежные винты на плате и переворачиваем ее, тем самым мы доберёмся непосредственно к самому micro usb разъему.

Список неисправностей USB разъема

1. Micro usb разъем пришел в не годность.

В случае если разъем пришел в негодность и дальнейший ремонт его невозможен, то его следует заменить. Для этого нам необходимо найти заведомо исправный, можно воспользоваться не нужным или неисправным сотовым телефоном и отпаять micro usb разъем с телефона. Для этого берём скальпель и просовываем его между платой и разъемом, нагревая крепёжные лепестки micro usb разъема, постепенно приподнимая одну сторону, затем другую. Далее, после того как крепёжные лепестки будут отпаяны от платы, нужно взять пинцет, так как разъем быстро нагревается его не следует перегревать, потому что пластмассовые детали micro usb разъема могут расплавиться и деформироваться. После этого отпаиваем выводы разъема, их следует нагревать все одновременно. Обратите внимание на монтаж, smd детали могут находиться вблизи разъема и при не аккуратной пайке они могут быть выпаяны или сожжены, будьте внимательны и потому жало паяльника должно быть тонким. Последовательность распайке разъема одинаковый и демонтаж micro usb разъема на планшете следует выполнить по аналогичному способу.

2.Micro usb разъем исправный, но оторван от основной платы.

В этом случае стоит обратить внимание на целостность самих дорожек, для этого берём увеличительное стекло и осматриваем монтаж, если дорожки целые на плате, то хорошо, если же нет, значит, придётся их восстанавливать. Необходимо найти все концы оторванных дорожек и аккуратно зачистить с помощью скальпеля (очистить лак), затем залудить паяльником. После этого берём сам micro usb разъем и припаиваем крепёжные лепестки разъема к плате, советую до пайки предварительно приклеить разъем к плате, это уменьшит вероятность повторного обрыва. Осталось за малым, припаять вывода, если дорожки целые то это не составит труда, но если же нет, делаем следующее: берём тонкие медные проводки (одно волосика многожильного тонкого провода) и припаиваем между выводами дорожек и разъема. В случае если по какой то причине не удалось восстановить все дорожки (оборвана дорожка под электронной деталью и нет возможности отследить её нахождение). В этом случае можно будет сделать только для зарядке планшета, при этом нам нужно восстановить лишь две дорожки, два крайних вывода на micro usb разъема, единственный недостаток, это отсутствие возможности подключение планшета к компьютеру и внешних устройств.

Разъемы типа Micro USB встроены во множество современных устройств, однако встречаются и гнезда другого типа - Mini USB, которые требуют отдельного специального кабеля. У многих возникает логичный вопрос: почему бы не заменить гнездо Mini USB на Micro USB.
Легко ли перепаять USB гнездо самостоятельно без паяльной станции, и какие трудности могут возникнуть у человека без опыта ремонта электроники при замене USB разъема.
Рассмотрим процесс замены Mini USB коннектора на Micro USB детально!
Прежде всего стоит знать, что у этих разъемов чаще всего не совпадают ни контактные площадки для припаивания к плате, ни шаг между выводами контактов!
Если эти трудности вас не пугают, и вы все равно решили заменить Mini USB разъем на Micro USB, обязательно позаботьтесь об изоляции всех контактов разъема!

Что касается инструментов, то для самостоятельной замены USB разъема понадобится:
1. Качественный легкоплавкий припой и бескислотный флюс.
2. Оловоотсос хотя бы простейший не обязателен, но желателен! Выпаивать детали с его помощью получится гораздо быстрее!
3. Оплетка для снятия припоя.
4. Средство для промывки плат или обычный спирт. Даже, если вы используете профессиональный безотмывочный флюс, протереть плату после пайки не помешает!
5. Термостойкий каптоновый скотч.
6. Держатель печатных плат хотя бы простейшего типа иметь очень желательно!
7. Паяльная станция или паяльник с термо-стабилизацией! Без них велика вероятность:
- перегрева детали! Перегретые дорожки печатной платы обычно просто отслаиваются!
- её недогрева! Если припой недостаточно пластичен и быстро твердеет, вы рискуете оторвать деталь вместе с контактными площадками печатной платы! Это особенно актуально при замене Micro USB, Mini USB и других аналогичных разъемов!

Процесс замены USB разъема состоит из нескольких этапов:
1. Прежде всего устройство полностью обесточивают, отключив от сети и автономного питания (аккумуляторы обязательно отсоединяют)!
2. Все легкоплавкие детали вблизи разъема обычно защищают от оплавления, заклеивая каптоновым скотчем.
3. На место демонтажа USB разъема наносится бескислотный флюс.
4. Тугоплавкий припой удаляют и наносят легкоплавкий.

Чем больше припоя удастся нанести, тем легче будет выпаять USB разъем паяльником.

5. Равномерно перемещая паяльник, стараются одновременно прогреть все контактные площадки разъема и его выводы.
6. Аккуратно снимают разъем с платы, предварительно убедившись, что припой достаточно нагрет. Лучше снимать разъем керамическим пинцетом, а не обычным металлическим!

7. Все контактные площадки очищают от припоя настолько, чтобы их поверхность стала ровной!
8. Если производится замена разъема Mini USB на Micro USB, и контактные площадки не совпадают, на плату наклеивается каптоновый скотч. Он нужен для предотвращения замыкания!

9. Очень важно точно выставить Micro USB гнездо на плате! Учитывайте, что выступающая металлическая часть Micro USB штекеров бывает разной длины!

Слишком "глубоко" размещенное в корпусе Micro USB гнездо не обеспечит надежного контакта с контактами штекера из-за того, что его пластик просто упрется в корпус! И наоборот слишком близко припаянный разъем может легко сломаться от бокового перекоса при вытаскивании кабеля!

Все выводы разъема нужно обязательно тщательно залудить и убедиться, что припой действительно проник в металл! Если этого не сделать, разъем может просто отвалиться или сместиться при вставке/вытаскивании коннектора!

Точно отпозиционировав USB разъем, припаивают его крепежные выводы.
10. Затем припаивают выводы питания и (если нужно) сигнальные выводы.
Если шаг между ними не совпадает, для соединения обычно используют проводки ("волоски" из тонкого провода). Однако следует учесть, что проводники питания ("+" и "-") должны иметь достаточное сечение!
11. Крепление Micro USB разъема к плате может быть усилено, припаиванием дополнительной скобы из залуженной проволоки (обязательно твердой).

Конечно припаивать её нужно аккуратно, чтобы не расплавить разъем и не залепить припоем его отверстия для фиксации Micro USB штекера!
12. После замены USB разъема тщательно промойте плату от флюса и убедитесь в отсутствии на ней "соплей" (частичек припоя), которые могут стать причиной короткого замыкания! Разумеется все паяные контакты перед сборкой устройства лучше "прозвонить" мультиметром!

Universal Serial Bus (USB) схема распайки

Схема распайки разъёмов USB

Схема распайки разъёмов USB (кабель и устройство)

Схема распайки разъёмов USB (кабель и устройство)

Сигналы USB передаются по двум проводам (витая пара) экранированного четырёхжильного кабеля.

VBUS – напряжение +5 Вольт цепи питания, GND – контакт для подключения «корпуса» цепи питания. Максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА. Данные передаются через контакты D- и D+ разъёма USB. Дифференциальный способ передачи данных является основным для USB.

Разъёмы USB кабеля

Для USB-кабеля используются специальные USB разъёмы. Кабель USB является направленным, поэтому, для правильного подключения, USB разъёмы имеют различную конфигурацию. Различают два типа USB разъёмов: Тип A (см. Рис.7. и Рис.8.) и Тип B (см. Рис.9., Рис.10. и Рис.11).

Рис.7. Обычный разъём USB кабеля Тип A

В соответствии со спецификацией 1.0 USB разъёмы Тип A применяются для подключения «к хосту» т.е. устанавливаются на стороне контроллера или концентратора USB.

Рис.8. «Фирменный» разъём USB кабеля Тип A

В соответствии со спецификацией 1.0 USB разъёмы Тип B применяются для подключения «к устройству» т.е. для подключения периферийных устройств.

Рис.9. Обычный разъём USB кабеля Тип B. Такой разъём подходит, например,
для подключения принтера

Рис.10. Обычный разъём USB mini кабеля Тип B

Рис.11. Разъём мicro USB кабеля Тип B. На рисунке, ниже символа USB хорошо видно обозначение Тип B

На Рис.12. и Рис.13. показаны USB кабели. Эти USB кабели оборудованы обычным разъёмом USB кабеля Тип A и разъёмом USB mini кабеля Тип B.

Рис.12. USB кабели оборудованы обычным разъёмом USB кабеля Тип A (на рисунке слева) и разъёмом USB mini кабеля Тип B (на рисунке справа). Тип B обозначен как B

Рис.13. USB кабели оборудованы обычным разъёмом USB кабеля Тип A (на рисунке слева) и разъёмом USB mini кабеля Тип B (на рисунке справа). Тип B обозначен как b

Рис.14. USB кабель, оборудованный миниатюрным разъёмом, называемым мicro USB

USB поддерживает «горячее» (при включенном питании) подключение и отключение устройств. Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контакта разъёма по отношению к сигнальным контактам см. Рис.15. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств выравниваются и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

Рис.15. Длина заземляющего контакта (на рисунке контакт 4 GND вверху) разъёма увеличена по отношению к сигнальным (на рисунке контакт 3 D+ внизу) контактам. Верхний контакт длиннее нижнего. Это позволяет производить подключение и отключение устройств без выключения питания (так называемое «горячее» подключение и отключение)

Рис.15.a. Длина контактов питания USB разъёма флеш-карты (на рисунке крайние контакты) увеличена по отношению к сигнальным (на рисунке средние контакты) контактам. Это позволяет производить подключение и отключение устройств без выключения питания (так называемое «горячее» подключение и отключение)

Ответные части USB разъёмов располагаются на периферийных устройствах, подключаемых по USB см. Рис.16. и Рис.17.

Рис.16. Разъём для подключения разъёма кабеля USB. Хорошо виден символ USB

Рис.17. Разъём для подключения разъёма кабеля USB mini Тип B

Рис.18. Сопоставление размеров разъёмов USB. Обычный разъём USB кабеля Тип A (на рисунке слева), разъём USB mini кабеля Тип B (на рисунке в центре) и разъёмом USB мicro кабеля Тип B (на рисунке справа). Тип B обозначен как B

Во многих наших мобильных устройствах для зарядки и синхронизации используется разъём mini-USB. Закреплён он внутри крепко, но при неаккуратном использовании, то есть при дёрганьях за шнур, когда устройство заряжается, при падении устройства и повисании на USB-проводе данный разъём может отвалиться. Как раз такое устройство автор данных строк и взял на ремонт. Это был Shturmann Link 500.

Поставим на место mini-USB разъём

Первым делом нужно добраться до платы, где разъём был припаян, так чтобы возможно было подлезть туда паяльником. В моём случае (GPS-навигатор) пришлось его разобрать и вытащить материнскую плату.

Когда отвалившийся разъём и место пайки стали нам доступны можно приступать. Смотрим как держался разъём: он держался на пайке корпуса в четырёх местах, на пайке самих контактов и на клею с двух сторон с боков корпуса. Сначала залужаем места пайки разъёма, если необходимо, сглаживаем паяльником места на плате, только аккуратно, 5 контактов находятся совсем близко друг к другу. Перед посадкой разъёма на своё место было бы неплохо его приклеить, например на плавящийся клей термоклеевого пистолета, но лучше на какой-нибудь эпоксидный клей или что-нибудь ещё попрочнее, но не рекомендую на суперклей сажать, ибо он схватывается быстро и оторвать разъём в случае неудачной пайки будет сложно. Итак, мы сажаем разъём на своё место на клей, теперь нам надо припаять 5 контактов к своим местам, умудрившись не перемкнуть ни одну пару из них. Если нету паяльника с очень тонким жалом, то это будет непросто, пришлось несколько раз перепаивать до достижения желаемого результата. Когда все 5 контактов аккуратно припаяны остаётся припаять корпус разъёма в четырёх местах, как он и был припаян ранее, после чего можно с боков дополнительно залить клеем.

Разъём с боковых сторон может плохо припаиваться. В этом случае его припаиваемые поверхности нужно зачистить и залудить.

Теперь подключаем устройство к компьютеру и проверяем всё ли работает как надо. Если всё хорошо, то собираем устройство и продолжаем им пользоваться.

USB (Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. Для подключения используется 4-х проводный кабель, при этом два провода используются для приёма и передачи данных, а 2 провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Основные сведения о USB

Кабель USB состоит из 4 медных проводников - 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре, и заземленной оплётки (экрана). Кабели USB имеют физически разные наконечники «к устройству» и «к хосту». Возможна реализация USB устройства без кабеля, со встроенным в корпус наконечником «к хосту». Возможно и неразъёмное встраивание кабеля в устройство (например, USB-клавиатура, Web-камера, USB-мышь) , хотя стандарт запрещает это для устройств full и high speed.

Шина USB строго ориентирована, т. е. имеет понятие «главное устройство» (хост, он же USB контроллер, обычно встроен в микросхему южного моста на материнской плате) и «периферийные устройства».

Устройства могут получать питание +5 В от шины, но могут и требовать внешний источник питания. Поддерживается и дежурный режим для устройств и разветвителей по команде с шины со снятием основного питания при сохранении дежурного питания и включением по команде с шины.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств . Это возможно благодаря увеличения длинны проводника заземляющего контакта по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты , потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.

На логическом уровне устройство USB поддерживает транзакции приема и передачи данных. Каждый пакет каждой транзакции содержит в себе номер оконечной точки (endpoint) на устройстве. При подключении устройства драйверы в ядре ОС читают с устройства список оконечных точек и создают управляющие структуры данных для общения с каждой оконечной точкой устройства. Совокупность оконечной точки и структур данных в ядре ОС называется каналом (pipe) .

Оконечные точки , а значит, и каналы, относятся к одному из 4 классов:

• поточный (bulk),
• управляющий (control),
• изохронный (isoch),
• прерывание (interrupt).

Низкоскоростные устройства, такие, как мышь, не могут иметь изохронные и поточные каналы .

Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производителя и модели, используемые для выбора драйвера, и список других оконечных точек.

Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том, и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения, но с гарантией времени доставки - пакет будет доставлен не позже, чем через N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода (клавиатуры, мыши или джойстики).

Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростью доставки в N пакетов на один период шины (1 КГц у low и full speed, 8 КГц у high speed). Используется для передачи аудио- и видеоинформации.

Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланию устройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерах и сканерах.

Время шины делится на периоды, в начале периода контроллер передает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периода передаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакеты и в последнюю очередь поточные.

Активной стороной шины всегда является контроллер, передача пакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткий вопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства. Расписание движения пакетов для каждого периода шины создается совместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этого многие контроллеры используют Прямой доступ к памяти DMA (Direct Memory Access ) - режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью, без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, изменению не подлежит. Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаются стандартом USB.

Технические характеристики USB

Возможности, достоинства и недостантки USB:

• Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Мб/с;
• Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 м;
• Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Мб/с;
• Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 м;
• Максимум подключенных устройств (включая размножители) - 127;
• Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена;
• Не нужно устанавливать дополнительных элементов, таких как терминаторы;
• Напряжение питания для периферийных устройств - 5 В;
• Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA.

Сигналы USB передаются по двум проводам экранированного 4-хпроводного кабеля.

Распайка разъема USB 1.0 и USB 2.0

Тип А		Тип В
Вилка (на кабеле)	Розетка (на компьютере)	Вилка (на кабеле)	Розетка (на периферийном устройстве)

Названия и функциональные назначения выводов USB 1.0 и USB 2.0

4 GND Ground (корпус)

Недостатки USB 2.0

Хоть максимальная скорость передачи данных USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), в реальной жизни достичь таких скоростей нереально (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи. Например, шина FireWire , хотя и обладает меньшей пиковой пропускной способностью 400 Мбит/с, что на 80 Мбит/с (10 Мбайт/с) меньше, чем у USB 2.0, в реальности позволяет обеспечить бо́льшую пропускную способность для обмена данными с жёсткими дисками и другими устройствами хранения информации. В связи с этим разнообразные мобильные накопители уже давно «упираются» в недостаточную практическую пропускную способность USB 2.0.