作者：實作派
上週同事跟我說有台電腦開不起來，於是我看了一下畫面，出現「USB Device Over Current Status Detected !!」，簡單說就是主機板認為 USB 插孔有短路的現象，造成過電流，所以它會在 15 秒後自動關機，連進入 BIOS 或 UEFI 的機會都沒有。
USB device over current 的錯誤訊息（圖片來源：實作派提供）
爬文看災情
我想這應該不會是個案，所以網路搜尋了一下，果然從 2010 年開始就有這類災情，但絕大部分的處理方式都不是我認同的，因為 Over Current 是硬體的現象，但他們卻不是用硬體的角度來看，只是單純用試誤法 Try and Error、軟體觀點、外加經驗談來做分享解決方案，也許曾經有人用過有效，但對我來說，這些方法無法解釋 Over Current 的訊息是怎麼來的，例如：
- 加強接地：這和高頻通訊有關，但與直流的過電流沒有關係
- 試試裸測是否會好：所謂裸測就是不接機殼單測主機板，如果這樣會好，那表示主機板很有問題，就算裸測好了又怎樣，沒找到真正原因之前，換一塊主機板一樣有潛在問題
- 重裝 BIOS 電池：目的是要將 BIOS 設定 Reset，但只改變設定我不認為會改變過電流的狀態，實際上我試了確實沒用
- 更新 BIOS：如果根本開不進 BIOS 哪來的更新，除非是拔 IC 硬燒。根據讀者回饋，雖然系統本身有提供 Over current 的功能，但只有華碩主機板有做這個保護，技嘉、微星都沒有做，所以只有華碩主機板會跳這個 Error，那如果主機板硬體有保護 USB 電流的設計，我就會傾向由硬體來解決
- 檢查 USB 保險絲是否燒毀：如果 5 V 的電流保險絲燒毀，那就表示保險絲為了避免短路犧牲了自己，從此電流流不出去，也不會有短路現象了，但 Over current 訊息依舊，而我的 5 V 也在，表示這個判斷不正確
- 送原廠維修：網路上找到的最後一種答案類型，大概就是這種沒營養的答案。如果要送原廠維修，我還需要爬文嗎？這與作業系統當機時，出現「請與系統管理員聯絡」，是一樣的無用，因為管理員就是使用者本人。
以下是我認同的維修除錯方式，硬體問題當然要硬體解決。
- 檢查 USB 孔是否 5 V 針腳與地線 GND 有短路
當然確實有人以上述的方法修好 USB 過電流的主機板，但可惜的是，這並不是我的 Case，顯然我需要的解決方案可能在更深的地方。
簡介 USB Device Over Current
如下圖 USB host 本身可以供電 +5 V，萬一 USB Port 不慎將 +5 V 與地線 GND 短路在一起，在 5 V 的電源線上會產生非常大的電流，因而將供電電路燒毀，而此時USB Device 會因為隔壁的 USB 孔正在短路中，電流都往短路的地方跑，造成 USB Device 電壓不足無法工作。
USB 電源的接線方式（圖片來源：實作派提供）
這種因為短路造成 USB 裝置無法工作的狀況在這裡是不好的情況，但是在電器漏電的情況，我們卻需要這種短路來救命，我先亂入一張圖如下，詳情請看觸電-漏電-如何發生與預防，同樣是短路卻有不同的作用，所以事情都沒有絕對，端看你用在哪裡。
機殼接地避免人員觸電（圖片來源：實作派提供）
言歸正傳，為了避免燒毀 5 V 的情況發生，主機板的晶片組有提供 OC# 腳位，也就是 Over Current 的通知訊號腳位，其中井字號告訴我們低電壓過電流，高電壓表示正常電流，這樣工程師可以利用外部的過電流感測電路透過 OC# 通知晶片組 USB 電源發生短路，進而把 USB 電源關掉，達到保護的作用。不過上圖只是我個人推測而已，OC# 到底在晶片組裡啟動了多少東西，其實我不知道。
除了主動關掉電源外，主機板通常也會額外加上一個保險絲以防萬一，通常這種保險絲是可自動復原的，也就是大電流高溫的時候它的電阻會突然升高，而正常時候的電阻會非常小，這樣可以用來保護 USB device，（電流如果過大也不是沒有燒到掛的可能，但這不是這次的狀況）。
檢查主機板外觀
以前我修過幾片主機板，大部分是因為爆電容產生問題，但這主機板 ASUS P8B75-V 相對來說算新，而且用的都是固態電容，在外觀上我完全看不出有異狀。
發生 Over current 的主機板（圖片來源：實作派提供）
檢查 USB 5 V
既然系統說 USB 有過電流，那我就來看看 USB 5 V 是否有短路或是電壓偏低的現象，於是我測量了每一個 USB port，但每個 Port 卻都有足夠的 5 V 電壓，完全看不出來有被短路的樣子，所有外接 USB 面板的孔也檢查了，全部都沒有短路。
實體沒短路，但系統卻收到 over current 的訊息，這個意思就是說，除非我有線路圖，否則永遠別想看到 OC# 腳位附近的電路。
點位圖-維修的好幫手
要想拿到電路圖，幾乎是不可能的事情，因為對原廠來說這算是機密，但對於維修的商家來說，還是需要基本的維修資訊才能進行維修，因此就有了「點位圖」這種東西，它隱藏了大部分的資訊，只透露電路板兩面的接線名稱，讓店家可以進行維修，避免競爭對手複製。
我剛好夠幸運，在網路上找到有人分享點位圖，而且它遇到的問題也是 over current，聽說這種圖一般要花錢買，所以真的很好運。我拿到的點位圖是 .fz 檔案，它可以由 BoardViewer 打開，這個程式它沒說是否為 Freeware，也沒寫是否為 Open source，總之它用起來像個 Freeware。
既然有工具、有檔案，那就趕快把 fz 檔案打開，看看是不是真的可以用，因為網路上的資訊有時候不太可靠。
結果很順利地就把主機板的點位圖 .fz 檔打開了，如下圖這就是一個扎扎實實的主機板啊，而且型號還是我手上的這塊主機板，雖然版本差一版，但通常不會差太多，還是很有參考價值的。
主機板的點位圖（圖片來源：實作派提供）
發生 Over Current 的位置
既然有前人已經遇到相同問題，那我就直接參考他的作法，他說是晶片組附近接 OC# 的排阻有問題。所謂排阻就是把電阻排起來打包成一個元件，像下圖就是 8 pin 排阻，它由 4 個電阻平行包在一起，只是晶片組附近的排阻還滿多的，到底是哪個跟 USB 有關咧？
網路說是晶片組附近的排阻故障（圖片來源：實作派提供）
於是我就找了下圖中，所有與排阻 URN 有關的地方，果然讓我找到 OC# 的腳位，它位於排阻 URN61、URN62 上，我標示了其中一個 OC#，它的全名為 S_USB_OC#12，圖中我只簡寫 OC#12。前人種樹後人乘涼，有人留下維修經驗我找起來就快多了。
Over current 的發生點在這裡（圖片來源：實作派提供）
我稍微巡了一下其它排阻，還有其他的 USB 接線分別標示如下，前面四個是 USB 2.0，最後兩個是 USB 3.0。
- S_USB_OC#12
- S_USB_OC#34
- S_USB_OC#56
- S_USB_OC#78
- S_USB3_OC#12
- S_USB3_OC#34
根據點位圖這個主機板共有 8 組 USB 2.0，4 組 USB3.0，每兩組共用一個 OC# 監控 USB 電流，那到底哪個電壓被拉成 Low？我們就來測量看看這 6 個 OC# 電壓各是多少。
測量 OC#電壓
經過電壓測量，只有 S_USB_OC#12 的電壓是 0.87 V，電壓明顯偏低，其餘都是 3.27 V，所以只有 S_USB_OC#12 有問題，還好其餘三組沒問題，因為那三組位於排阻 URN81 與 URN82，雖然在點位圖上看起來沒什麼問題，但你如果對照之前照片的話，會發現 URN82 剛好被散熱片蓋住，如果要施工會需要拆散熱片，那超級麻煩。
Over current 故障點的位置（圖片來源：實作派提供）
接下來剩下的問題就是，為什麼 S_USB_OC#12 會被拉成這麼低電壓？我跟據點位圖把 OC# 周邊的連接方式做了簡單的反向工程，畫出過電流的偵測線路。原來它其實只是簡單的電阻分壓而已，原理如下圖，5 V 是來自 USB 的電源，正常情況之下 S_USB_OC#12 會依照分壓定律得到 3.17 V，經過實測其他的 OC# 腳位電壓是 3.27 V。如果 5 V 發生短路，那麼 OC# 的電壓也會跟著往下掉，它不見得會變成 0 V，但肯定會變低，如此就等同於通知晶片組 USB 短路了。
Over current 感測線路（圖片來源：實作派提供）
所以主機板並沒有真的去測量電流是不是變大，它只是利用短路造成的壓降來通知短路現象，你可以說它很聰明，也可以說它 cost reduction，畢竟真正的電流感測器還真有點小複雜，也貴很多。
現在的狀況是 5 V 正常，但 S_USB_OC#12 電壓卻只有 0.87 V，所以根據上面的感測線路，要嘛是 URN62 電阻變小，要嘛就是 URN61 電阻偏高，總之就是電阻故障。
動手更換排阻
既然要換就兩個一起換，於是去買了 4.7 K 與 8.2 K 的排阻，下圖中的 472 就是 47 乘以 10 的 2 次方的意思，也就是 4.7K ohm，822 就是 8.2K ohm。
4.7K 與 8.2K ohm 的 8p 排阻（圖片來源：實作派提供）
首先要把零件解焊下來，通常是用熱風槍，它的溫度可以把焊錫熔化就能移除零件，但我沒有這種東西，就用烙鐵處理，過程中還不慎燒壞了一個焊點PAD，你看下圖中 URN61 有一個地方沒有亮晶晶，就是那裡掉 PAD 了。不過通常會掉 PAD 是因為它空接，無法排掉高溫，只好自己吸收熱量而掛點，但這不影響主機板運作，反正這個點它沒有用。
移除故障的排阻（圖片來源：實作派提供）
接著就把新買的排阻給焊上去，焊排阻就簡單多了，只是怕會短路在一起，這時就要靠吸錫線了，下圖就是焊好的樣子。
焊好排阻的主機板（圖片來源：實作派提供）
開機測試
最後當然又來到緊張的時刻了，換了排阻之後，S_USB_OC#12 電壓變正常，理當要能順利開機才是。把電源螢幕鍵盤滑鼠接好，按下電源按鈕，然後就不斷按 DEL 鍵，過了幾秒鐘出現 UEFI BIOS 的畫面，這表示主機板已經不再收到 Over Current 訊號了，真是太棒啦！
打開電源後順利進入 UEFI BIOS（圖片來源：實作派提供）
電阻真的壞了嗎？
能開機就結束了嗎？助教很好奇，這兩顆排阻到底阻值是多少，於是動手測量了各別的阻值，說也奇怪它們的阻值都是正常的，一個排阻內有 4 個電阻，每個都是正常的，難道剛才只是單純的冷焊現象？這無從考證，如果再來一次，我應該還是會選擇更換電阻，畢竟我也確實遇過電阻故障的情況。
所以有讀者留言說這個 USB overcurrent 的機制很容易誤報，技嘉微星都省略不用，只有華碩會用，難怪災情只出現在華碩主機板上，既然有前人的經驗，我們就可選擇要不要透過刷新 BIOS 繞過 over current 偵測，如果誤報非常嚴重，這也是一種選擇。
（本文經同意轉載自實作派電子實驗室、原文連結；責任編輯：賴佩萱）
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