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爆款拆评:交换机深度剖析,探索网络通信的心脏设计

11/28 14:23
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阅读需 9 分钟
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交换机,这个网络通信的幕后英雄,它的工作就是确保数据能够安全、快速地在网络中穿梭。它就像是网络世界的交通指挥员,负责数据帧的封装、传输,还有同步和差错检验,确保信息的畅通无阻。

今天要拆的这款交换机,可不简单。它是面向接入层的新一代千兆接入轻管理型交换机。它不仅性能强劲,更是性价比的佼佼者。轻管理性能的设计,让设备的使用和维护变得更加轻松。而且,它还支持PoE功能,这可大大简化了现场布线的复杂性。

好了,让我们动手拆解,一探究竟,看看这款交换机内部藏着哪些秘密吧!

开盒

首先,这款交换机被包裹在坚固的瓦楞纸盒里,确保了运输过程中的安全。打开盒子,我们可以看到,内部有精心设计的泡沫保护,确保我们的交换机毫发无损。下面藏着一个配件盒,里面装着供电线、安装支架、还有接地线

交换机是一个金属盒子,整体呈现黑色磨砂质感,低调而不失专业。正面布局紧凑而有序,16个10/100/1000 BASE-T电口、2个100/1000 BASE-X SFP端口,还有RESTE和MODE按键,每一个设计都是为了操作的便捷性。

不仅如此,18个网口指示灯和SYS、MODE指示灯,它们就像是交换机的‘眼睛’,随时告诉我们设备的工作状态。而左右两侧的蜂窝孔设计,不仅美观,更是高效散热的秘诀。细心的你,可能还会发现两个小巧的风扇,它们默默地工作,确保交换机稳定运行。

最后,我们来到背面,这里有一个电源插口和一个接地端子,旁边还有额外的接地结构,确保了设备的安全性和稳定性。

接下来,我们将开始拆解,深入了解这款交换机的内部构造和电路设计

拆解

卸下外壳四周的螺丝,就可以轻松打开这个交换机。

内部可以看到电源部分与其他部分通过电源板外部的塑料盒子与这一块金属隔板隔开,两部分各有一个小风扇进行散热,两部分各不干扰,实现了物理隔离。

首先我们断开排线,拆下上外壳,把LED控制板拆出。然后拔掉供电,拆开排序,把PoE板拔出。卸下主板与电源板螺丝,拔掉小风扇就可以把主控板与电源板分离出来。

至此我们得到了交换机上的4块电路板。他们分别是主控板、LED驱动板、PoE供电板、电源板。

电路板讲解

主控板

首先我们先来看一下主控板。

先看一下右侧两个散热片,拆开后下面的芯片是8端口10/100/1000 Mbps低能耗以太网 (EEE) 收发器,两颗就能支持16个网口。左侧散热器下面是一颗控制芯片,用于转发数据、控制旁边两个100/1000 Mbps BASE-X SFP端口,这个接口连接的LED驱动板也是由该芯片进行控制的。

沿着以太网 (EEE) 收发器向上看,这里8颗是支持1000Mbps与POE(30W)的网络变压器。这两个排针是PoE板的输出接口。再往上是16颗压敏电阻器,可以保护电路免受突发高电压冲击。

继续看板子左侧,这里最大的芯片是一颗单片机,架构是Arm® Cortex®-M4内核,主频240MHz,这个单片机还外扩了一颗内存芯片,它是一颗166MHz、256Mbit的SDRAM。下面这一颗小的是一颗128Mbit的SPI Flash,可以用来存储各种配置数据。单片机是整个系统重要的控制部分,它与控制芯片相连接,用于配置交换机各种参数、获取网口工作状态等信息,同时它还与PoE板控制接口连接,用于配置PoE的使能与功率。

板子从左上方的12V供电接口处与电源板连接获取供电。这4个部分输出板卡所需的四种电压,分别是3.3V、1V、1.8V、0.9V。

这里有一个MOS管连接到单片机用于控制风扇,这里俩风扇都是由同一个MOS管控制。左上方还有俩控制按键分别是MODE和复位,复位按键采用了矮按键设计,防止用户误操作。

LED驱动板

这个是LED驱动板,正面十分简洁,一共由19颗绿色LED与1颗红绿双色LED组成,用于指示网络状态与设备状态,整体贴了黑色网格泡棉,减少LED漏光的问题。

翻过LED驱动板,背面有4颗Nexperia的HC595,这是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器,用于扩展主控IO。

LED驱动板通过一个2x7的排针连接到主控板上。

PoE供电板

这个板是PoE供电板,插上这个板才有PoE供电功能,如果不插的话,其他功能也是可以使用的,这样一次开发就能实现两个不同定位的产品。

左侧的电源输入接到电源板的54V输出。上方的排针是连接主控板的,对PoE板进行控制。下方两个接口则是PoE电源的输出接口了。

中间这两个芯片是8路PSE供电芯片,单路最大30W,也是这个板子的核心部分。

左上角的小芯片是一颗Arm® Cortex®-M0的单片机,主频50 MHz,它通过接受主控板来的控制信号,以配置供电芯片的不同的模式,这个小单片机简化了主控板软件的设计,也让PoE板更加的通用。

上方的3颗光耦是来自LITEON (光宝)的LTV-356T,旁边是一颗150kbps、3000V的双通道数字隔离器,实现PoE板与主控板的信号隔离,保护IO。

板子上还有两颗Littelfuse的SMCJ64A TVS管,用于保护敏感电路,免受高电压瞬变损坏。右侧这3个是压敏电阻器。

最下方的这一排32颗芯片是YAGEO的ES1D,这是一个200V、1A的快恢复二极管,用于钳位输出电压。

电源板

这是一块支持输出12V与54V输出的电源板,板子采用底板加三个子板设计,减小了板卡整体的体积,简化了设计,反面整体喷了很多三防漆。

左侧两个挨着很近的是压敏电阻,他们右侧这4个挨在一起的芯片分别是650V、35A的MOS功率管安森美的RHRP1560,这是一颗15 A、600 V的超高速二极管;东芝的TK750A60F,这是一颗N沟道功率MOSFET

再往右的芯片是ST(意法半导体)的STPS20150CT,这是一个150 V、20 A双路的功率肖特基整流器

上方是一颗100V、20A的肖特基二极管型号是来自Vishay的20100CT。

小结

今天的拆解差不多就到这里了,通过对这款交换机的拆解我们可以看到,整个交换机设计很合理,成本控制很不错,内部电路采用了模块化的设计,增强了单板的可复用性,额外的MCU也支持更多配置功能,极大方便了用户的使用,也增强了产品的区分度。

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贸泽电子是原厂授权的全球半导体和电子元器件代理商,专注于从授权制造商快速引进新产品和新技术,为新设计以及制造供应链提供支持。

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