Dell显示器改USB端口供电能力

引子

最近在闲鱼上新入了一台Dell的显示器，该显示器型号是p2317，具有USB hub功能，通过USB上行口连接PC机之后可以充当hub使用。虽然hub功能很贴心，但是这台显示器自带hub的充电能力十分孱弱，手机插上之后基本充不上电。在网上搜索一遍之后也没有找到原因，所以就只能自己去解决了，于是就动了拆机的念头，自己动手丰衣足食，哈哈！

探路

显示器的拆机过程比较简单，过程中忘了拍照片，所以只能用文字表述了。

1、拔下显示器所有连接线，将显示器从支架上取下，卸下显示器背面4颗螺丝；
2、用撬片或薄一字螺丝刀撬开显示器前后面板，尽量不要损坏卡扣；
3、分离前后面板的过程中注意需要先取下USB 3.0接口排线，将显示器主板上USB 3.0排线接口的黑色塑料块往上掀开之后，即可取下排线；
4、将主板最左侧LED背光排线（我猜的）取下；
5、揭开主板中间偏右的金属箔，拔下按键排线；
6、将显示器背板下方的屏幕驱动电路排线取下，方法是是摁住排线接口两边的金属弹片往外慢慢抽出；
7、揭开主板罩任意一侧的黑色胶布，将主板罩打开；
8、取下高压板背后黑色绝缘塑料片；
9、将VGA接口的两个内六角螺丝取下；
10、取下高压板（绿色）和低压板（蓝色）的螺丝（共6颗）即可取出两块主板了；
11、将低压板和高压板连接的排线取下（在低压板侧取下）；
12、将低压板上方的显示器排线取下，方法同取下USB 3.0排线一样；
13、现在就可以看到完整的低压板和高压板了，我们主要就是要对低压板进行改造；

低压板分析

上图是拆下的低压板正面，以下是其中一些芯片的介绍

红框：低压板和高压板连接排线，在上述第11步需要将它取下，拍照时还没有将其取下，所以还出现在图片中；
绿框：显示器排线，在上述第12步需要将它取下，拍照时还没有将其取下，所以也还出现在图片中；
白框：USB 3.0排线接口，在上述第3步已经将排线取下了；
粉框：MPS MP2229 DC-DC芯片，提供高达6A的输出电流；
黄框：丝印文字是5051A，没有找到具体型号，通过测试判断是一个分立p-MOSFET，如果有哪位高手知道型号，还请留言赐教；
橙框：ANPEC APL3511C USB电源分配开关芯片，Datasheet中介绍其导通电阻约为70mΩ，过流保护阈值典型值为1.5A；
紫框：Microchip USB5744四端口USB hub控制芯片，支持BC 1.2充电协议；
蓝框：200kΩ贴片电阻，本次改造主角，嘿嘿

改造

其实本次改造之前我也是没有什么具体方案的，就是手痒想拆开看看，抱着试试看的心理，如果能改造好当然最好不过了。拆开之后发现该显示器的USB hub功能是通过USB5744这款高集成度芯片来实现的，于是就顺藤摸瓜找到USB5744的Datasheet，Datasheet中比较详细地对芯片的充电配置端口进行了说明：

可以看到充电配置就是通过外接电阻的阻值和上拉下拉类型来配置的，然后在PCB中找到对应端口的连接，就发现了本次改造的主角——200kΩ下拉电阻！！！

所以接下来的事情就比较简单了：

因为充电配置是对各个端口进行配置的，所以先查PCB连接，找到显示器侧面的两个USB 3.0对应的是端口1和2，显示器背面的两个USB2.0对应的是端口3和4。平时背面的USB 2.0口主要就是接键鼠的，所以对供电能力没有太大要求，用万用表实测2.0口的电流可以达到471mA，完全够用了。所以只打开端口1和2的充电属性就行了，这样改造比较简单，因为原来的200kΩ电阻也是下拉，直接换一个10kΩ下拉电阻就行了，还不用考虑上拉的问题。

用烙铁取下这个200kΩ电阻，焊上10kΩ电阻即可。焊好之后上电实测充电电流可以达到1A左右。

大功告成！之后将拆机的步骤反过来就可以将显示器装回去啦~~~

后记

1、供电能力

下图是我分析出的低压板供电框图，仅供参考。打开端口1和2的充电属性之后，主板的电源供电能力可能不足。但是考虑到端口1和2的供电是通过APL3511C USB电源分配开关芯片来控制的，而APL3511C 在电流大于1.5A（典型值）时就会触发过流保护，断开输出。所以被充电设备请求的电流过大应该不会有什么问题。
其次，板上的主供电芯片最大输出电流为6A，该电源虽然也会给ips屏幕驱动电路供电，但是根据网上的资料[1][2]估计驱动电路的功耗应在10W以内。所以主供电芯片的供电能力也是可以保证的。

2、USB端口电压降

APL3511C导通电阻约70mΩ，加上前级“5051A”约32mΩ（实测值）的导通电阻，在满载时（流过“5051A”的电流为4A，流过APL3511C的电流为1.5A）压降约0.233V。实测MP2229输出电压约5.17V，在此基础上减去0.3V（考虑板上走线和排线的电阻上的电压降）可近似看做USB 3.0在满载时的输出电压，其值为4.87V，还在允许的电压[3]范围内，所以电压降也没有问题。

3、USB端口常开

在USB5744的Datasheet中还有对USB端口是否可以移除的配置说明，其配置方法与配置端口是否可充电相同。低压板上默认的配置为所有端口可以移除（即200kΩ下拉电阻，这个电阻的位置就在主角的上面，对应的丝印是R842）。
对于该配置我理解为：当USB上行线没有连接时，是否可以使用显示器的USB口进行充电，p2317默认在没有连接USB上行线时4个USB下行口也是不可用的，连充电都不行。但是由于我没有对应的需求，所以没有改这个配置，如果有哪位高手改了该配置还请留言告知该功能是否和我说的一样，嘿嘿

4、显示器耗电

在这次改造的测试过程中发现p2317这款显示器的开关按键只会关掉低压板上部分电路，而不会关断高压板，所以如果平时长时间不用显示器，最好还是拔掉显示器电源线，这样比较安全也节能。

参考资料

[1] IPS屏幕是不是在同样亮度下显示白色和黑色的耗电量是一样的？ https://zhidao.baidu.com/question/1239160318487603419.html

[2] 23寸，飞利浦显示器ips屏幕，功耗是多少w https://zhidao.baidu.com/question/1862013507290062467.html

[3] 电脑主机的USB接口可提供的电压是多少V https://zhidao.baidu.com/question/559305001.html