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拆解:电力线网络加PoE

2019-02-11 Brian Dipert 阅读:
经常看我文章的读者可能还记得,我已经做了十多年稳定的电力线网络实际测试,从“14Mbps” HomePlug 1.0开始,直到最新一代的“2000Mbps” HomePlug AV2,以及其他竞品,比如UPA、松下HD-PLC和Gigle半导体的“Gigabit”专利方案。然而,回想起来,我意识到,虽然我对电力线网络硬件进行了大量评估,但从来没有真正窥视过硬件里面。

经常看我文章的读者可能还记得,我已经做了十多年稳定的电力线网络实际测试,从“14Mbps” HomePlug 1.0开始,直到最新一代的“2000Mbps” HomePlug AV2,以及其他竞品,比如UPA、松下HD-PLC和Gigle半导体的“Gigabit”专利方案。然而,回想起来,我意识到,虽然我对电力线网络硬件进行了大量评估,但从来没有真正窥视过硬件里面。Nn4ednc

因此,当TRENDnet最近向EDN提出请求评估一下该公司的TPL-331EP电力线适配器时,我很高兴接受了这一任务。我对TPL-331EP有点好奇,因为它只支持2005年左右的“200Mbps” HomePlug AV标准(然而,我多年来的测试结果表明,其带宽和延迟不太可能达到所声称的新一代技术规格)。但是评估TPL-331EP还可以让我有机会更多地了解PoE(以太网供电),这项技术我早就想自学了。Nn4ednc

PoE的根本目的正如其名称所示,它不仅要能在路由器和远程网络客户端之间提供网络数据连接,而且还要能通过相同的以太网电缆为同一客户端供电。它针对的是可能没有就近可接入电源的设备(比如VoIP手机、IP摄像机、无线接入点和网络扩展器等),尽管规范中没有规定说不允许客户端有自己单独的备用电源(比如电池组)。然而,以太网电缆中含有非常薄的(即有损)导线,以及必须通过相同的多线束导线同时传输电力和高带宽双向数据等问题,可能带来明显麻烦。Nn4ednc

然而,与电力线网络本身形成鲜明对比的是,PoE的电源是DC而不是AC,这就大大简化了源端电力与数据的融合以及后续接收端的分离。动手前再来点术语解释:如果向网络连接添加电源是在PoE已知路由器、交换机或适配器的源端(如TPL-331EP的情况),这种特定版本的供电设备(PSE)就称为端跨设备。否则,如果电源是加在路由器/交换机与远程客户端之间,例如通过PoE合路器(injector),则该设备称为中跨设备。支持PoE的远程客户端称为受电设备(PD)。PoE分离器(splitter)也可以向非PoE支持的LAN客户端提供单独的电源和数据连接。Nn4ednc

按照维基百科对PoE的定义所述,IEEE规范集已经经历了多代演进,每次迭代电力传输都有增强。10/100Mbps以太网电缆上传输电力的方式也各不相同:“A模式”即电力传输发生在与数据传输所用相同的1-2和3-6对线路上,而“B模式”则使用“备用”的4-5和7-8对线。对于千兆以太网来说,由于它需要使用全部四对线来传输数据,因此只能将数据和DC电力合并到相同的线路上。当我看到TRENDnet TPL-331EP仅支持“200Mbps” HomePlug AV标准,特别是它只包含一个10/100Mbps有线以太网收发器时,我认为它是个利用备用线对传输电力的“B模式”端跨设备。但事实证明,TPL-331EP采用的是“A模式”供电。显然,确保PSE和PD模式兼容是一项关键要求。Nn4ednc

基本概念说得够多了,让我们来动手拆解吧!我们从它的外包装开始:Nn4ednc

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我手上的这个产品确切地说是TRENDnet TPL-331EP2K,它是个两件套产品:Nn4ednc

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以下是其中一个设备的镜头特写。前面板LED从上到下分别报告电源、电力线网络连接、以太网客户端连接和该客户端是否支持PoE状态。右侧的按钮(向下)用来启动这一特定电力线适配器与AC电网上其他适配器的重新同步。底部的嵌入式按钮(位于以太网端口旁边)可恢复出厂设置。Nn4ednc

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用拇指按压后面板标签,我以为下面有一个嵌入式螺丝头,但它只不过是一个塑料成型标记罢了。原来,顶部和底部的部件是由一系列塑料夹固定在一起,用一个薄的平头螺丝刀即可撬开外壳:Nn4ednc

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上图右上角区域明显可见的数字器件包括(从左到右)Sigma Designs(现为Silicon Labs)的CG2212 HomePlug AV AFE(模拟前端)和CG2211 MAC/PHY,以及钰创科技的EM639165TS 128Mb SDRAM。后者的下面是瑞昱RTL8201F单端口10/100M PHY。它与以太网连接器之间的是磁威电子的PE1606S LAN变压器。Nn4ednc

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以下是PCB上部的各种模拟、数字和电源电路更近的特写:Nn4ednc

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现在,如何才能露出PCB背面?PCB上有一个明显可见的螺丝,它周围有焊锡将PCB连接到AC插头的接地插脚,但这并没有对我的十字头螺丝刀造成太大困扰:Nn4ednc

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但零线和火线插脚却是另一回事——我费了不少功夫也没能将它们与周围的塑料分开,我担心会将PCB折成两半。所以,我拿出了烙铁。可笑的是,我怎么也不能熔化足够的焊锡而将PCB与插脚分开,但插脚在充分加热后我倒是可以将它们从外壳慢慢拔出来:Nn4ednc

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PCB背面相对稀疏,以下是它各个区域的一些特写镜头:Nn4ednc

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下面这个特殊的区域与前面照片中可见的缓冲绝缘泡沫垫相配:Nn4ednc

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我很确定这个适配器不能再工作了,但我仍然计划测试另一个,特别是其PoE功能。在这方面,欢迎提供有关与之相配的PoE兼容网络客户端的建议。信或是不信,据我所回忆,目前在我的硬件档案中还没有与PoE相关的资料。一如既往,希望您能在评论中分享您对这个拆解项目的看法。Nn4ednc

本文为《电子技术设计》20192月刊杂志文章。Nn4ednc

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Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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