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PoE电源模块不输出?可能是MOS管故障,解决方法请拿走~

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发表于 2023-6-21 10:21:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-6-21 10:23 编辑
7 q2 p& L4 ?6 b% N0 \) b8 O
/ U/ I  [7 G% H/ y/ {作者:屈工有话说
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PoE(Power over Ethernet)是一种有线以太网供电技术,网线传输数据的同时具备直流供电能力。全面应用于POE交换机、IP摄像头、IP电话、无线AP、便携设备充电器、刷卡机、数据采集等供需端产品。而TT9930是一款用于以太网供电系统(POE,power over Ethernet)的DC/DC控制器,采用原边控制模式,内置200V高压MOS,具有较高的系统效率。
& @1 h6 N) O9 O1 G$ {
6 V8 B3 z8 O9 P3 a' }工程师在使用TT9930样机时发现,样机正常老化时,突然没有输出。经过排查后,怀疑MOS故障,本文将分享解决思路和要点。以下图片为该样机图片:! V3 i& C( o8 E! o9 v
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TT9930 样机图片
& I6 R8 H" x4 o1 K' R& w
【应用】视频监控/无线AP/IP电话等' K: S9 ?% v  u3 L" o8 z! `7 ]
【规格】12V2A
  o+ J! v) J# T9 ]4 X& X【控制IC】TT9930
1 M5 H( s1 N9 p7 y3 F. a
4 W/ P( v3 H8 A【问题描述】
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8 y/ n+ ?" @' h  [, P样机正常老化时,突然没有输出。经过排查后,发现MOS管击穿且MOS管很烫,怀疑MOS烧坏,于是对其进行点温测试。以下是样机的测试图片:3 V+ s0 z' A! _6 J2 m, V! C
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) a( U, d' J/ [; w. h3 S点温测试:测试重要元器件的温度,该测试的元器件分别有三个IC(主控TT9930、XS2100S、同步CR85V25RSA)、MOS管、输入大电容、两个输出电容、变压器磁芯和变压器线圈。, P" C% A/ W5 _/ k$ n
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% U1 r! P0 |' N! ~如上图为测试环境,该测试在尽量密闭环境中进行,不会有大量空气流入,从而使得各元器件能快速达到温度平衡的状态。
5 m1 D, h- d: c4 ]' O( C- H% z/ O) P# k0 s8 K+ Y/ w
【解决思路】
9 N* L2 u5 o& x  S* Y4 I, V3 k1 y( E% T7 j8 @4 u* g
1、重新设计电源9 w# S# y& P+ L6 R

8 Q- ?0 Y. L7 U1 ?首先,分析导致温度过高的原因,对电源进行重新设计。可以采用更高效的散热解决方案,例如增加散热片表面积、改善风道设计等。
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: }- p+ a/ ?$ |* p5 Q. [2、更换元器件
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7 N4 C; u# Z  m% ~! d应优先选择低内阻、低损耗、高效率的元器件,同时可以适当增加元器件数量及规格。! v& q6 V/ ?( H8 n

6 I3 v" T. V2 z' c' X" ]3、优化PCB布局
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$ O1 ]7 o9 k- @9 n4 Y合理的PCB布局有助于减小电路电磁干扰,降低损耗和温升,减少系统噪声,提高抗干扰性。/ G# x+ G! h2 J4 i. S
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4、优化散热设计
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通过优化散热设计来降低温度,如增加散热片面积、优化风道设计、增加风扇数量和转速等。' Q' j; H- u) T
) x/ G) s$ ]$ E+ s
5、加强制造与测试管理
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8 Y2 |% @" m9 K2 T) o加强制造工艺控制和良品率管理,确保产品符合规范要求。并且加强产品的温升测试,在生产过程中对电源进行多次测试,及时发现不合格产品,以便及早调整。
( l# ~# U4 n" k( Q+ T+ ~* U% N2 [. _2 r6 }  q  |5 q: x* U
【调通要点】
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如上图首先通过对各元器件进行点温,观察各元器件的温度变化,如图04号元器件为MOS管,点温才不到几分钟后,MOS的温度就达到了93.7度,而其它元器件温度较为正常,初步判定MOS管出现了问题。
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# f/ l: z+ o: A0 F: I7 @% P6 B
如上图为再经过几分钟后的元器件温度(01-08为各元器件测试温度),继续观察。  d" f) [) V5 B/ ?2 a
- r: R" _* L4 [. {; A# [

+ [# R0 I7 x& B  b2 J1 Z% F如上图可以明显看到,虽然所有的元器件(01-08为各元器件测试温度)温度都在持续上升,但都没有特别大的异常,唯独MOS高达116的温度,可以基本确定是MOS烧坏而导致样机老化时突然没有输出。  ?$ U: w: P* a8 _
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【最终结果】
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经过测试后发现,测试元器件的温度都在正常范围内,唯独MOS管的温度变化格外异常(01为输出电容、02为同步IC CR85V25RSA、03为变压器磁芯、04为MOS管、05为IC XS2100S、06为主控IC TT9930、07为输入电容、08为变压器线圈、09为环温),经过不断尝试更换一颗同规格但不同厂家的MOS管,然后再进行老化及温度测试,样机正常工作。以下为替换MOS后的温升测试图片:" `9 k9 H9 U4 B" C; ~4 ~" X
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该图为样机老化6小时后的温度,各器件温度已经稳定,全都在合理范围内。04号MOS温度稳定在72.2度左右,离击穿温度还有很大的余量,完全满足客户需求。如果更换MOS后温度还是没有改善,则需要考虑是否为布局问题,可能要重新设计。* n% u. ~9 x- b! T( E) Q

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