Aruba AP-505 PoE 维修 – t123yh's Blog

闲鱼上收了一个号称 PoE 损坏、其他功能完好的 Aruba AP-505。本文记录尝试修复 PoE 电路的过程。

Aruba AP-505 原价为两千多元，闲鱼上功能完好的二手价格为 700 多元，而现在只花 330 元就拿到一个可以工作的版本，还是非常有性价比的。收到 AP 后测试发现，如卖家所述，可以开机并且无线信号良好，但 PoE 确实不工作。

将 AP 拆开，以下为 AP 内部 PCB 的照片。

观察发现，PoE 供电部分输入的共模电感已被翘起，证明此 AP 已被上家尝试维修过，断开了 PoE 部分，以保证其他功能的正常运行。

此 AP 的 PoE 部分使用了 TI 的 TPS23754 PoE PD 主控芯片，电路主要结构与 datasheet 中给出的类似：

电路采用了主动钳位正激（Forward）架构（参考 https://www.ti.com/lit/ug/tidu185/tidu185.pdf），具有高效率的特点。市面上很多 PoE 的方案都采用了反激（Flyback）结构，效率较低，造成的结果就是发热较大，降低稳定性。

根据芯片的丝印，可以查到对应 MOS 管的型号。下图标注了板子上主要芯片的对应关系，以供参考。

开始调试。将翘起的共模电感焊回 PCB 以恢复 PoE 部分，然后将网口连接 PoE 电源。使用热成像观察 PCB 发现，后级电路的同步整流管（即上图绿色框内的部分，对应原理图的 M4 和 PCB 上的 UP17）发热巨大。UP17 在电路中起到续流的作用。

尝试测试 UP17 是否损坏。对于正常的 MOS 管来讲，使用万用表的二极管档，红表笔接在 S 极，黑表笔接在 D 极，此时应该显示 0.5V 左右的压降（MOS 寄生二极管）；如果黑接 S、红接 D，则应显示无穷大压降。拆下 UP17，测量 D 级和 S 级，发现无论正负，压降都非常小，为 0.003V 左右。可以判断，UP17 已经损坏（击穿）。这导致电路输出直接短路，自然无法正常工作。

接下来考虑替换这个 MOS 管。查询 MOS 管数据手册（下图）得知，此 MOS 管耐压 100V，持续电流为 6A，封装为 SOP-8。

翻找库存的 MOS 管，找到一个 AON6298，封装为 DFN-5×6，参数如下：

AON6298 的 V_DS 等于 100V，且 I_D 远大于 6A。正好 SOP-8 封装和 DFN-5×6 脚距相同，可以直接焊接替换。焊接后效果还是比较完美的：

将板子清洗干净，上电。AP 红灯亮起，然后转为绿灯，说明供电已经正常工作。

本以为已经修复完成，但再次上电时，状态灯又不亮了。用热成像查看 PCB，发现新换上的 MOS 管跟换之前一样剧烈发热，说明管子再次击穿。这说明此 MOS 管击穿有更深层次的原因，并非简单更换就可解决。

观察 PCB 发现，MOS 管的栅极并非像 TPS23754 数据手册给出的参考原理图中那样，直接连接到对端线圈输出，而是连接到了 PCB 背面额外的驱动电路。

尝试分析此电路，反查器件的丝印，并根据走线画出电路图。下图蓝色虚线框内的部分即为上图的 MOS 的驱动电路，两个 MOS 的驱动电路相同。

在 TPS23754 数据手册给出的参考原理图中，两个 MOS 管的 G 极直接连接到线圈对端。这可能会导致问题，因为 MOS 管有 V_GS 电压限制，通常为 20V，即 G 极和 S 极的电压差不能超过 20V。根据正激电源的工作原理，我们可以把它想象为一个带隔离的 DC-DC 转换器，虽然电感后端的输出电压是 12V，但电感前端（即变压器输出）的峰值电压很有可能接近或超过 20V。如果电压超过 20V，则 MOS 管就有可能击穿损坏。

为了解决此问题，在设计中增加了这部分额外的钳位电路，使用 12V 稳压二极管（QP15、QP16 ）和三极管（UP69、UP70）使得 MOS 管的 G 极 S 极电压差不会超过 12V，避免过压损坏。同时，还在三极管上反并了二极管 QP15 和 QP17，使 MOS 管能够迅速关断。

进行完以上逆向后，又进行了一番搜索，发现在 TPS23754EVM 参考设计中，能看到完全相同的钳位驱动设计；在 PoE PD Schematic Review Guidelines 第 22 页，也有对此电路的介绍。

猜想是否因钳位电路损坏而导致 MOS 管损坏？使用万用表二极管档测量完好的 MOS 管（UP21）对应的驱动三极管（UP69），发现 BE、BC 的压降均在 0.7V左右，表明三极管是完好的。而测试损坏的 MOS 管（UP17）对应的驱动三极管（UP70），发现压降仅有 0.03V，三极管很可能已经击穿。将该组驱动电路的稳压管 QP16 拆下测量，无法测出任何压降，其已经开路。观察电路，若三极管击穿，大电流将通过 C 极流向 B 极，直接作用在 QP16 稳压管上，会使稳压管烧毁。此时，电路钳制 V_GS 的作用将失效，高压直接加在 MOS 管的 G、S 两极，就可能使 MOS 管击穿。

最终的修复措施为更换掉所有损坏的元件，包括 UP70 三极管、QP17 稳压二极管和 UP17 MOS 管。

更换后，测量工作状态下 MOS 管的 V_GS 电压，如下图。右上角的测量数据显示，最大值为 12.08V，小于 MOS 管标称最大值 20V，说明钳位电路正常工作，MOS 管不再会损坏。