Forum: HF, Funk und Felder USB-A Shield und Ground verbinden?


von Alexander (alecxs)


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Ich hab mir auf einem Mainboard mittels Litze eine freischwebende USB-A 
Buchse verlötet. Es handelt sich um USB 2.0 Länge ca 3 cm. Leider sind 
mir die Ferrits in den Datenleitung abhanden gekommen, die sind irgendwo 
im Lötzinn verschwunden. Anfangs hat es den USB-Stick Corsair Voyager 
erkannt. Nun hat es mir nacheinander drei USB-Sticks gekillt. Das Shield 
habe ich direkt an der Buchse mit GND kurzgeschlossen, keine extra 
Leitung zum Mainboard. Kann das Spannungsspitzen verursachen die den 
USB-Stick killen? Können die fehlenden Ferrits den USB-Stick killen?

Im defekten USB-Stick sind auch Ferrits in den Datenleitung, kann ich 
die wiederverwenden? Messen kann ich die leider nicht.

Was noch? Kondensator an die 5V?

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von Nemopuk (nemopuk)


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Zeige mal ein Foto von den Teilen, die du "Ferrits" nennst. Ich fürchte, 
es handelt sich um etwas anderes. Zeige auch die Lötstellen, in denen 
sie verschwunden sind.

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Die Ferrite sind in allen Datenleitungen (gelb). Ist denke ich 0402 oder 
sogar 0201. Ich habe die mit Gleichstrom durchgemessen sind alle 0 Ohm.

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von Nemopuk (nemopuk)


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Alexander schrieb:
> Die Ferrite sind in allen Datenleitungen

Ich glaube das sind Widerstände. Dort sind Werte zwischen 0 und 70 Ohm 
üblich, je nach Chip.

Dass du die Leitungen direkt an die USB Buchse gelötet hast ist meiner 
Meinung nach OK.

von Gustl B. (-gb-)


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Nemopuk schrieb:
> Ich glaube das sind Widerstände.

Korrekt.

Nemopuk schrieb:
> Dass du die Leitungen direkt an die USB Buchse gelötet hast ist meiner
> Meinung nach OK.

Korrekt.

Leider fehlt ein Bild der Löterei. Gerade wie das an der Platine gelötet 
ist wäre interessant.

Alexander schrieb:
> Das Shield
> habe ich direkt an der Buchse mit GND kurzgeschlossen, keine extra
> Leitung zum Mainboard.

Ja das ist OK.

Alexander schrieb:
> Können die fehlenden Ferrits den USB-Stick killen?

Das sind Widerstände. Eigentlich braucht es gar nichts in den 
Datenleitungen, aber manche Hersteller bauen da kleine Widerstände oder 
Induktivitäten rein.

Alexander schrieb:
> Was noch? Kondensator an die 5V?

Kann man machen.

von Alexander (alecxs)


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Ich kenne mich mit den Anforderungen an die HF‑Impedanz bei USB nicht 
aus (so wie ich mich mit gar nichts auskenne) aber die Datenleitungen 
sind penibel als Differenzial Paar über das ganze Mainboard geroutet.

Ich habe Schaltlitze 0,14 mm² verwendet (gleich lang, verdrillt) und 
direkt an die Ferrits gelötet. Später durch verdrehen der Kabel wurde 
aber ein Pad abgerissen. Beim Versuch das zu retten bin ich zu faul 
gewesen die Lötspitze zu wechseln und da ist ein Ferrit verschwunden.

Mit nur einer Brücke in D- ging gar nichts los. Erst als ich das zweite 
Ferrit in D+ gebrückt habe wurde USB High Speed ausgehandelt. Die 
Bauteile haben eine besondere Wirkung auf die Symmetrie der Impedanz, 
deswegen kann es eigentlich kein 0 Ohm Widerstand sein.

Gemessen habe ich 0,3 Ohm sowohl im eingelöteten und ausgelöteten 
Zustand, was genau dem Widerstand der Messstrippen entspricht wenn ich 
diese zusammenhalte.

USB 2.0 liegt im MHz Bereich und was HF, ESD Schutz usw. angeht bin ich 
komplett überfordert. Diodentest zwischen GND und 5V zeigt 0,5 bzw 0,9 
in die andere Richtung, exakt die Werte von den anderen funktionierenden 
USB Ports.

Ich hab x-mal alles nachgemessen, die 5V Pins haben untereinander zu 
allen USB Ports Durchgang, hängen also an derselben 5V Schiene. Das war 
mir wichtig da ich in Erinnerung habe Windows kann die Ports abschalten.

GND ist auf dem Mainboard direkt auf das Shield geroutet, GND und Shield 
haben Kurzschluss. Trotzdem werden am gelöteten Port reihenweise 
USB-Sticks zerstört. Ich weiß nicht was ich noch messen soll.

von Gustl B. (-gb-)


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Alexander schrieb:
> Trotzdem werden am gelöteten Port reihenweise
> USB-Sticks zerstört.

Aber die funktionieren kurzzeitig an diesem Port?

von Alexander (alecxs)


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Nein sterben direkt. Entweder beim Einstecken oder beim Einschalten 
(beides versucht). Irgendwo entsteht Überspannung oder Einschaltstrom, 
keine Ahnung was an den Sticks da kaputt geht.

P.S. Dass ich Durchgang gemessen habe muss natürlich nicht heißen das 
Vusb tatsächlich auf derselben 5V Schiene liegt.

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Hier ist Shield und Ground nicht kurzgeschlossen. Ich fang mal mit einem 
Kondensator an, vielleicht reicht das schon.

BK0603HS330-T ist spezifiziert mit 33 Ohm @ 100MHz ich werde mal schauen 
was ich noch zum schlachten finde. Vielleicht sollte ich einfach einen 
USB-Hub anlöten statt einer USB-A Buchse..

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von Harald K. (kirnbichler)


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Shield ist eine kann-aber-muss-nicht-Geschichte.

Beleg: Es gibt zuverlässig funktionierende USB-Sticks im 
Kunststoffgehäuse, die den Blechschirm gar nicht kontaktieren können.

Die kontaktieren nur die vier bzw. neun Anschlüsse der USB-Buchse, aber 
mehr nicht.

von Alexander (alecxs)


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Aber kann ein zu dünn und falsch angeschlossenes Shield für 
Spannungsspitzen sorgen welche einen USB-Stick killen (ground bouncing, 
inrush current) oder ist die Ursache rein auf der 5V Schiene zu suchen?

von Wulf D. (holler)


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Denke der Shield hat damit nichts zu tun, solange Masse (0V) korrekt 
verdrahtet ist.
Wenn die Sticks unmittelbar beim Einstecken sterben, vermute ich eher 
einen Schluss der Datenleitungen. Auch ESD kann es in der Situation kaum 
sein.
Welche Spannung misst du auf den Datenleitungen bei nicht gestecktem 
Stick?

von Alexander (alecxs)


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Auf den Datenleitungen messe ich je 50mV auf dem gelöteten und je 5mV 
auf den funktionierenden Ports. Diodentest zeigt jeweils 1,1 und 
Kurzschluss ist keiner zu messen.

von Wulf D. (holler)


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Ok, ich meinte eher das Gleichspannungspotential.
Das ist meist um 2,5V, nur Ladestrom-Signalisierungen nach alter 
USB-Spec verschieben das Potential aus der Mittellage von 2,5V.

Es darf keinesfalls >5V sein. Auch +V muss 5V betragen.

Ich kann mir sonst nicht erklären, warum die Sticks unmittelbar zerstört 
werden.

von Alexander (alecxs)


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Also 2,5V habe ich definitiv nicht. Ich habe nun noch mal einen CP2102 
geopfert. Vorher und nachher den Port durchgemessen. D+ zu D- 2.2M, 
D+|D- zu Vbus|GND 900k. Spannung Vbus zu GND 4.8V, Vbus zu D+|D- keine 
Messung, D+|D- zu GND 50-100mV. Trotzdem grillt es.

Ich habe mich eigentlich nur an die Anleitung gehalten. Der schreibt 
aber zum Schluss er habe es auch nicht hingekriegt.

http://www.gavsworld.net/?page=Eee%20PC%204G%20(701)/Internal%20USB%20Sockets

von Gustl B. (gustl_b)


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Mach doch mal ein Foto auf dem man das Gelöte sehen kann. Also komplett, 
Mainboard und Buchse und die Leitungen dazwischen.
Sowas darf eigentlich nicht passieren. Und wenn die Datenleitungen 
vertauscht sind passiert das ebenfalls nicht. Ich vermute, dass die 5V 
an den falschen Pin gelötet wurden.
Z. B. die Belegung von Buchse mit Stecker vertauscht.

Aber du kannst mal ein USB Kabel mit A Stecker nehmen und anschneiden. 
Und dann gucken was an den einzelnen Litzen anliegt. Die sind meist 
sogar farblich kodiert.

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von Sn60pb38cu2 (sn60pb38cu2)


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VBUS und GND vertauscht...

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ha! Genau die selbe rote LED mit dem selben magic smoke wie in dem Chip 
auf dem Foddo hatte ich auch schon mal bei so einem ockergelben (also 
vorher) SMD-Tantalelko gesehen. Damals waren's bei mir >30V auf der 5V 
Versorgung durch defektes Netzteil...

Gruss
WK

von Alexander (alecxs)



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Gustl B. schrieb:
> Mach doch mal ein Foto auf dem man das Gelöte sehen kann. Also komplett,
> Mainboard und Buchse und die Leitungen dazwischen.

Muss das unbedingt sein? Na gut. Wie gesagt, 2.2M Ohm zwischen D+ zu D- 
messbar. Von D- zum FLASH_CON ist das Pad abgerissen.

Sn60pb38cu2 schrieb:
> VBUS und GND vertauscht...

Ich hab alles x-Mal durchgemessen, da ist nichts vertauscht. Ich messe 
übrigens auf dem FT323RL Board.

Dergute W. schrieb:
> Damals waren's bei mir >30V auf der 5V Versorgung durch defektes
> Netzteil...

Es kitzelt manchmal verdächtig am Shield, aber DC messe ich 4.8V. AC 
wüsste ich jetzt nicht wogegen ich messen soll, gegen PE der Steckdose?

von Nemopuk (nemopuk)


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Wenn die Stromversorgung verpolt wäre, würden die LEDs nicht leuchten.

Bist du sicher, dass du da an einem USB Port bastelst? Für mich sieht 
das eher nach dem Anschluss für eine M2 Flash Disk aus. Die haben doch 
PCI Express, nicht USB.

: Bearbeitet durch User
von Gustl B. (-gb-)


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Das mit der LED ist ein guter Punkt.
Gibt es irgendwo die Belegung von diesem Footprint? PCIe ist es ziemlich 
sicher nicht, aber auch kein SATA oder IDE. Da geht nur ein diff-Paar 
hin, das würde schon für USB sprechen.

von Alexander (alecxs)


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Ja ich bin sicher. Da ist PCIe, IDE und USB Data drauf, nur mit 3V3 
statt 5V. IDE funktioniert auch, habe allerdings dummerweise USB nicht 
gleich mit auf das PCB geroutet.

https://www.mikrocontroller.net/topic/goto_post/7977194

Beim USB fehlen die 5V und wohl auch die übrige Bestückung an 
Kondensatoren. Ich habe mir 5V über Durchgangsprüfer zu einer 
funktionierenden USB-A Buchse gesucht.

Es könnte natürlich auch ein 12V PWM sein das auf 5V eingestellt ist, 
und ich habe es dumm abgegriffen. Ich häng gleich mal das Oszi dran.

edit: dumm gelaufen. Aber wieso messe ich dann Durchgang zu den anderen 
USB-A Buchsen?

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von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Alexander schrieb:
> IMG_20251217_121313.jpg

Alexander schrieb:
> IMG_20251217_114107.jpg

Bei aufmerksamen betrachten dieser beiden Fotos drängt sich der Verdacht 
auf, dass du VBUS und GND sehr wohl vertauscht hast!

von Alexander (alecxs)


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Dann hier noch das fehlende Foto. Ich hatte wie gesagt Durchgang 
gemessen. Von GND/Shield eines funktionierenden USB-A Ports zu 
GND/Shield des freischwebenden USB-A Ports ist Durchgang mit 0,3 Ohm. 
Ebenso von Vbus eines funktionierenden USB-A Ports zu Vbus des 
freischwebenden USB-A Ports mit 1,1 Ohm. Leider waren es 12V.

Die im Post #2 abgebildete 5V Spannungsquelle hat keinen Durchang zu 
Vbus und ist eingeschaltet wenn das Netzteil dran hängt. Daher hatte ich 
mich ursprünglich dagegen entschieden.

Ich denke ich werde noch mal die Leiterbahnen verfolgen wo Vusb her 
kommt.

von Thomas W. (goaty)



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Könnte sein, daß du an der falschen Stelle "5V" abgegriffen hast.

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Ja das ist denke ich mal gesichert. Woher hast Du den Schaltplan wenn 
ich fragen darf?

Interessant allerdings dass ein SanDisk USB-Stick aus Plastik (ohne 
Shield) es unbeschadet überlebt hat. Der Corsair Voyager hat immerhin 
zwei Minuten oder so durchgehalten.

USB ist soweit ich weiß nur 3V3 die 5V sind eigentlich nur Sicherheit 
für die korrekte Spannungserzeugung. Also wird in den Sticks vermutlich 
ein Spannungswandler drin sein, der mehr oder weniger schlecht mit PWM 
klar kommt.

: Bearbeitet durch User
von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Alexander schrieb:
> USB ist soweit ich weiß nur 3V

Du weisst nicht weit genug.
Dein Fehlerbild deutet seeeeeeeeeeeeeeeehr stark darauf hin, dass an 
deinem USB-Anschluss nicht 5V dort anliegen, wo es sein sollte, sondern 
irgendwas anderes...
Nur so sind diese Effekte von parasitaeren, roten, rauchenden "LEDs" 
(der Ein oder Andere hier sollte seinen Sarkasmusdetektor vielleicht mal 
neu kalibiereren) zu erklaeren.


Gruss
WK

von Thomas W. (goaty)


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: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Alexander schrieb:
> Mit nur einer Brücke in D- ging gar nichts los. Erst als ich das zweite
> Ferrit in D+ gebrückt habe wurde USB High Speed ausgehandelt. Die
> Bauteile haben eine besondere Wirkung auf die Symmetrie der Impedanz,
> deswegen kann es eigentlich kein 0 Ohm Widerstand sein.

Warum ist hier eigentlich noch keiner vorbeigekommen der mich aufklärt 
dass das alles Quatsch ist was ich hier mutmaße?

https://electronics.stackexchange.com/questions/648984/usb-2-0-vbus-filter

von Alexander (alecxs)


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Das Mainboard hat mehr Layer, die Vias von Vbus verschwinden einseitig. 
Keine Chance da was zu finden.

Von der anderen Seite kommend habe ich Durchgang eine Verbindung 
zwischen den roten Markierungen gemessen.

Jetzt sind da noch zwei Bauteile in Reihe, dabei brauche ich Hilfe bei 
der Identifizierung.

P15 ist eine Polyfuse? Danach kommt noch ein Ferrit? Diese beiden Dinger 
sollte ich dann wohl noch mal extra besorgen, wenn ich oben an der Spule 
abgreifen will. Da brauche ich Werte.

Dann ist an jedem Vbus noch ein Tantal und ein kleiner Kerko. Die könnte 
ich zur Not auslöten und messen.

von Thomas W. (goaty)


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Alexander schrieb:
> Von der anderen Seite kommend habe ich Durchgang eine Verbindung
> zwischen den roten Markierungen gemessen.
Ja klar, aber mit der Spule dazwischen. Auf der einen Seite sind 12V PWM 
und auf der anderen (Im Bild unterhalb der Spule) 5V.

von Alexander (alecxs)


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Dann ist das der Punkt +5VSB. Die Werte sind dann F3 1.5A/6V und L12 
70Ω/100MHz und die Kondensatoren CE3 47µF und C35 0.1µF. bleibt nur die 
Frage wo ich das alles hin löte, direkt an die USB-A Buchse wird 
hässlich.

von Gustl B. (gustl_b)


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Ja, kann man machen, aber muss nicht.
Aber eben die 5 V an der richtigen Stelle abgreifen.
Und ein Kondensator schadet auch nicht.

von Alexander (alecxs)


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Alexander schrieb:
> IMG_20251218_150448.jpg

Nach was gucke ich, Haltestrom oder Auslösestrom?

https://mou.sr/48JfuSK

https://mou.sr/4qcu6zH

: Bearbeitet durch User
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