經常看筆者文章的讀者可能還記得,我已經做了十多年穩定的電力線網路實際測試,從「14Mbps」HomePlug 1.0開始,直到最新一代的「2,000Mbps」HomePlug AV2,以及其他競爭產品,如UPA、松下(Panasonic)HD-PLC和Gigle半導體的「Gigabit」專利方案。然而,回想起來,我意識到,雖然我對電力線網路硬體進行了大量評估,但從來沒有真正窺視過硬體內部。

因此,當TRENDnet最近向《EDN》美國版提出請求評估該公司的TPL-331EP電力線適配器時,我很高興接受了這一任務。我對TPL-331EP有點好奇,因為它只支援2005年左右的「200Mbps」HomePlug AV標準(然而,我多年來的測試結果顯示,其頻寬和延遲不太可能達到所聲稱的新一代技術規格)。但是評估TPL-331EP還可以讓我有機會更多地瞭解乙太網路供電(PoE),這項技術我早就想自學了。

PoE的根本目的正如其名稱所示,它不僅要能在路由器和遠端網路用戶端之間提供網路資料連接,而且還要能透過相同的乙太網路電纜為同一用戶端供電。它針對的是可能沒有就近可接入電源的設備(如VoIP手機、IP攝影機、無線接入點和網路擴展器),儘管規範中沒有規定說不允許用戶端有自己單獨的備用電源(如電池組)。然而,乙太網路電纜中含有非常薄的(即損耗)導線,以及必須利用相同的多線束導線同時傳輸電力和高頻寬雙向資料等問題,可能帶來明顯麻煩。

然而,與電力線網路本身形成鮮明對比的是,PoE的電源是DC而不是AC,這就大大簡化了源端電力與資料的融合,以及後續接收端的分離。動手前再來點術語解釋:如果向網路連接添加電源是在PoE已知路由器、交換機或適配器源端(如TPL-331EP)的情況,這種特定版本的供電設備(PSE)就稱為端跨設備。否則,如果電源是加在路由器/交換機與遠端用戶端之間,例如透過PoE合路器(injector),則該設備稱為中跨設備。支援PoE的遠端用戶端稱為受電設備(PD);PoE分離器(splitter)也可以向非PoE支援的LAN用戶端提供單獨的電源和資料連接。

依照維基百科對PoE的定義所述,IEEE規範已經經歷了多代演進,每次反覆運算電力傳輸都有增強。10/100Mbps乙太網路電纜上傳輸電力的方式也各不相同:「A模式」即電力傳輸發生在與資料傳輸所用相同的1~2和3~6對線路上,而「B模式」則使用「備用」的4~5和7~8對線。對於千兆乙太網路來說,由於它需要使用全部四對線來傳輸資料,因此只能將資料和DC電力合併到相同的線路上。當我看到TRENDnet TPL-331EP僅支援「200Mbps」HomePlug AV標準,特別是它只包含一個10/100Mbps有線乙太網路收發器時,我認為它是個利用備用線對傳輸電力的「B模式」端跨設備。但事實證明,TPL-331EP採用的是「A模式」供電,顯然,確保PSE和PD模式相容是一項關鍵要求。

基本概念說得夠多了,讓我們來動手拆解吧!

我手上的這個產品確切地說是TRENDnet TPL-331EP2K,它是個兩件套產品。圖1是其中一個設備的鏡頭特寫。前面板LED從上到下分別報告電源、電力線網路連接、乙太網路用戶端連接和該用戶端是否支援PoE狀態。右側的按鈕(向下)用來啟動這一特定電力線適配器與AC電網上其他適配器的重新同步。底部的嵌入式按鈕(位於乙太網路埠旁邊)可恢復出廠設定。

20190214NT31P1 圖1 產品外觀。

用拇指按壓後面板標籤,我以為下面有一個嵌入式螺絲頭,但它只不過是一個塑膠成型標記罷了。原來,頂部和底部的零件是由一系列塑膠夾固定在一起,用一個薄的平頭螺絲刀即可撬開外殼(圖2)。

20190214NT31P2 圖2 撬開外殼。

PCB上方右上角區域明顯可見的數位元件包括(從左到右)Sigma Designs(現屬於Silicon Labs)的CG2212 HomePlug AV類比前端(AFE)和CG2211 MAC/PHY,以及鈺創科技(Etron)的EM639165TS 128Mb SDRAM(圖3)。後者的下方是瑞昱半導體(Realtek)RTL8201F單埠10/100M PHY,它與乙太網路連接器之間的是磁威電子(Magcom)的PE1606S LAN變壓器。

20190214NT31P3 圖3 類比前端與其他晶片特寫。

圖4是PCB上方的各種類比、數位和電源電路更近的特寫。

20190214NT31P4 圖4 PCB上方特寫。

現在,如何才能露出PCB的背面呢?PCB上有一個明顯可見的螺絲,它周圍有焊錫將PCB連接到AC插頭的接地插腳,但這並沒有對我的十字頭螺絲刀造成太大困擾(圖5)。

20190214NT31P5 圖5 焊錫將PCB連接到AC插頭的接地插腳。

但零線和火線插腳卻是另一回事——我費了不少功夫也沒能將它們與周圍的塑膠分開,我擔心會將PCB折成兩半,所以,我拿出了烙鐵。可笑的是,我怎麼也不能熔化足夠的焊錫而將PCB與插腳分開,但插腳在充分加熱後倒是可以將它們從外殼慢慢拔出來(圖6)。

20190214NT31P6 圖6 將PCB與產品外殼分離。

PCB背面相對稀疏,以下是它各個區域的一些特寫鏡頭(圖7)。

20190214NT31P7 圖7 PCB背面特寫。

圖8這個特殊的區域與前面照片中可見的緩衝絕緣泡沫墊相配。

20190214NT31P8 圖8 PCB背面的特殊區域。

我很確定這個適配器不能再工作了,但我仍然計畫測試兩件套產品的另一個,特別是其PoE功能。在這方面,歡迎提供有關與之相配的PoE相容網路用戶端的建議。據我所回憶,目前在我的硬體檔案中還沒有與PoE相關的資料。一如既往,希望讀者能在評論中分享對這個拆解項目的看法。

(參考原文: Teardown: Powerline networking plus PoE,by Brian Dipert)