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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-706x1024.png)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1873-1-1-1009x1024.jpeg)
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1874-1024x925.jpeg)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1875.jpeg)
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:
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-2-1024x408.png)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-8-981x1024.png)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-5-1024x512.png)
翻找库存的 MOS 管,找到一个 AON6298,封装为 DFN-5×6,参数如下:
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-6-1024x568.png)
AON6298 的 VDS 等于 100V,且 ID 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:
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1881.jpeg)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1883.jpeg)
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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/image-9-1024x326.png)
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 VGS 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 VGS 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 VGS 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。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1936-1024x768.jpeg)
顺便打开屏蔽罩,看看该 AP 具体的芯片方案:
主 SoC 采用了BCM47622,具有 4 核心 Cortex-A7,内置射频部分;RAM 为 1GB DDR4;外置 PA、LNA。蓝牙芯片采用 nRF52840。2.4G FEM 为 Skyworks SKY33021;5.8G FEM 为 Qrovo QPF4550。
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1886-867x1024.jpeg)
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1887-1024x1024.jpeg)
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1888-1024x519.jpeg)
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1889.jpeg)
![](https://blog.t123yh.xyz:3/wp-content/uploads/2024/06/IMG_1890.jpeg)
本作品使用基于以下许可授权:Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.