愛展現自我風格的玩家,會購買比較高階、特別的機殼,除了裝上 USB 3.0 擴充前面板很醜之外,教這些人換掉現有的特殊機殼實在是很心痛。所以筆者決定將原本機殼的 USB 2.0 埠自行換成 USB 3.0,除了不會破壞原始機殼風格設計外,也不用去另外占用3.5吋或是5.25吋的空間。

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溫馨提醒

此次實作會牽涉到高溫環境,除了會造成電子元件損壞外,亦可能導致操作者受傷。筆者鄭重提醒大家小心操作,工作範圍裡不要有易燃物品。也提醒欲改裝的朋友們,改裝時千萬注意線路不要相互接觸到,造成短路。

 

USB 2.0無法向上相容

不知道各位讀者有沒有經歷過機殼USB 1.1無痛升級USB 2.0的時代?由於USB 2.0和USB 1.1的腳位設計相同,許多USB 1.1的機殼都能夠直接向上相容2.0。但到了USB 3.0發表時,雖然USB接頭外觀都差不多,但內部接點多了5個接腳。原本USB 2.0只有VBus、D-、D+、GND四個點,進化到USB 3.0時新增SSRX-、SSRX+、GND_Drain、SSTX-、SSTX+,造成原本USB 2.0的機殼無法按照前一代的模式,向上相容3.0介面。

內接、外插通通來

USB 3.0剛制定完成時,並沒有類似於USB 2.0機殼前面板直接連結到主機板的介面,如果機殼上要裝插槽,須向機殼外拉一條線,插在主機板背部才行,既不美觀,整線也麻煩。之後USB 3.0內部連結介面白皮書公布之後,機殼尾部那條藍色的線才漸漸消失。

本次改造,除了前面板會更換成USB 3.0接頭之外,還會同時製作兩種連接到主機板的介面,USB 3.0 A Type以及USB 3.0內部連接介面,能夠應付不同主機板的狀況。

連接線材預先處理

可以直接買USB 3.0延長線,將兩端的頭減掉,只保留線材本體使用即可。

當你把USB 3.0的線剪開發現只有8條線,其實是正常的,因為在RX和TX這兩組線材中,會有一些沒有包上塑膠皮的電線,只需將這幾根「裸裝」的線材分離出來,用手轉個幾下使線材纏繞在一起,即是給GND_Drain使用的線材。

腳位定義

下方的圖片為腳位定義(圓形為線材,方形為內部連接頭,剩下的為USB 3.0 A Type母頭),只要記住一個大原則,相同腳位定義連結起來即可。GND_Drain在RX、TX線組裡各有一組,撥線時請額外將這部分拉出,將兩組GND_Drain用手扭轉,使其纏繞為一組即可。

▲(點我看大圖)

改造必備材料

USB 3.0母座

現在某些電子材料行已經開始販售(光華附近一定有),分成許多種類,如直插型、90°型、SMD型。大多數機殼都會是採用直插型或90°型,筆電才會用SMD型。圖片所示為90°型,意即母座方向與連接PCB版的接腳呈現90°夾角。

  • 入手價格:25元

線材、熱縮套管

直接買USB 3.0線材,將兩端插頭去頭去尾,保留中間線材即可(欲連接主機板後方插槽,請保留Type A公頭)。熱縮套管可以包住焊接後裸露的線材,只須購買比線徑稍大即可。

  • 入手價格:USB 3.0線材300元/3米,熱縮套管15元/1米

杜邦接頭,pin腳

筆者沒有在材料行找到USB 3.0的內部接頭,但是腳間距2mm的杜邦接頭可以相容。杜邦接頭的規格為2mm腳距、2 x 10P,金屬pin腳也要買2mm專用的。

  • 入手價格:杜邦接頭10元,pin腳10元/10個

改造工具

烙鐵、烙鐵架

機殼前置面板的PCB層數不多,大多只有雙面,因此40W的烙鐵就綽綽有餘。烙鐵架就是烙鐵的家,可避免誤觸前端發燙部分。

  • 入手價格:烙鐵170元,烙鐵架50元

錫、錫膏

錫可以讓電子元件固定在電路板上,錫膏則有類似黏著劑的功效,在待焊處輕輕塗上一層,錫會比較容易附著上去,尤其對於這種小零件特別好用。

  • 入手價格:錫筆50元,錫膏35元

吸錫器

吸錫器的功能是把烙鐵融化的錫,吸離電路板上,電子元件就可以從電路板上分離。吸錫器上下部分可以拆開,將吸進去的錫倒出,不會有吸滿的問題。

  • 入手價格:45元

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(後面還有:前面板置換USB 3.0接頭教學)

Part 1:前面板換USB 3.0

1.將母座接腳絕緣

▲因為原始電路板只有USB 2.0的孔位,無法插入多餘的五根接腳,所以我們必須將接腳躺平另外接出。但是躺平後會和母座外殼短路,所以我們先將外殼會碰到接腳的地方絕緣,使用一般的膠帶貼上即可。

2.USB 3.0接腳先焊

▲將四條線的塑膠外皮利用美工刀剝除一些,露出裡頭的銅線。先穿入熱縮套管,再使用烙鐵,把USB 3.0的5支接腳與線材焊在一起。

3.熱縮套管包線材

▲之後把熱縮套管移至線材裸露處,使用吹風機使其縮緊固定。使用打火機也可以,但須注意勿接觸火源太久,會燃燒起來。

4.將電路板上USB 2.0拿下

▲先將吸錫器上方壓板按下,使用烙鐵將電路板上的錫融化。融化時將吸錫器的吸嘴靠近,按下中間的釋放鈕,錫便吸入其中。將每個接點都處理過後,USB 2.0的母座即可取下。

5.焊上USB 3.0母座

▲將完成第二步的USB 3.0母座,對好孔位後安放在電路板上,接著一手拿錫,一手拿焊槍,將母座與電路板連接處焊上錫固定。

6.焊上USB 2.0的4條線

▲將線材中剩餘的4條電線,依順序焊上電路板,這樣機殼前方部分即可改造完成。原本電路板上USB 2.0連接到主機板的線材就不要再使用,建議直接拔除。

USB 3.0母座比較長

在製作過程中筆者發現,USB 3.0的母座比起原本電路板上的USB 2.0母座還要長一些(約2mm)。不過大部分機殼的設計,於USB埠的部分本身就是較為內縮的狀態,換上USB 3.0母座後應該還是塞得下去。如果讀者發現過長而裝不回去,可以拿斜口鉗之類的工具,將USB 3.0母座前方外殼稍微剪掉一點,即可裝回原本的地方(請小心不要剪到母座內部接點部分)。

有些人也可能會想偷吃步,只將USB 3.0的接腳與線材焊在一起,USB 2.0的部分使用原本的線材即可。可是這樣做會有個問題,這個埠的USB 3.0和2.0的Host Controller不一樣,如果這時連接一個USB 3.0的裝置,有可能造成裝置的毀損,欲改裝的讀者請注意一下,畢竟都拿烙鐵在DIY了,就麻煩多焊幾次,不要省這個工。

▲USB 3.0母座比起USB 2.0母座還要長2mm。

(後面還有:內接插頭換USB 3.0)

Part 2:內接插頭換USB 3.0

1.電線去皮

▲先將USB 3.0線材外部的塑膠皮除去,露出內部的銅線。

2.連接接腳和線材

▲拿出杜邦接頭的接腳,接腳靠內側的金屬片用以夾緊銅線,外部的金屬片用以夾住電線外皮,使用一般的尖嘴鉗夾住即可。

3.上錫固定

▲由於我們並不是使用專用夾具固定,筆者建議可以再以焊錫固定。不過錫也別上太多,等一下接腳會塞不進接頭裡。

4.接腳插入杜邦接頭

▲八支接腳都和線材連接後,依據前頁USB 3.0接腳定義,依序插入杜邦接頭裡。插入時請將接腳夾住電線那面朝向杜邦接頭固定卡榫。

5.做上記號

▲杜邦接頭雖然和USB 3.0內部接頭相容,但是並沒有防呆裝置,插上主機板時容易插錯。此時便可使用油漆筆或是立可白在缺口處塗上記號,或是直接利用烙鐵溫度,將那支空腳位的洞封死。

6.插上主機板

▲插上主機板時請再三確認沒有插反,到此改裝完畢,接下來就是實際開機測試了。

改裝後效能不減

下方上圖為隨身硬碟(USB 3.0介面、JMicro JMS539晶片、Hitachi 250GB 5400轉硬碟)直接連接USB 3.0擴充卡(Etron EJ168晶片)的傳輸測試結果,下圖為經過我們自製的USB 3.0機殼前方面板。經過比較發現,在速度上無明顯差異。直接連接擴充卡,硬碟最外圈讀取速度可達83.7MB/s;藉由自製的前面板,讀取速度可達83.MB/s。直連的突發速率(只在硬碟快取操作)為144.3MB/s,經由前面板為140.3MB/s。證實自行改裝USB 3.0是可行的,並不會因為是土砲而影響傳輸效能,如果讀者在市面上找不到自己喜歡的USB 3.0機殼/擴充面板,到不如自己動手DIY一下吧。

▲接擴充卡USB 3.0埠。

▲接自行改造USB 3.0埠。

 

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共 1 則回應

1 樓 · Kun Lin Cheng · 發表於 2013-05-09 02:26 · 檢舉

不好意思,請問USB 3.0要在電路板上焊接母頭後接公頭,請問線路該如何對應?