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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 , T. e7 |- _2 F- u$ u

2 R- _) Z4 c/ b$ A5 K3 i作者:屈工有话说! f: X1 [: }3 b- }

, U0 o8 {( O0 `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。0 b# H* `) S3 r! q. p' `) ?
: Q/ d" {5 N. j8 J
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:( Y; b, R' h! r5 B/ g
+ v1 g" C% J7 q! ~3 k. }
TT9930 样机图片

$ E8 _) c  Y5 s【应用】视频监控/无线AP/IP电话等/ D% M/ G/ W- t% m; k
【规格】12V2A8 r, \( @, z: a, A" O. U6 L+ l
【控制IC】TT9930
5 G- V1 P& V: y9 A. c0 L$ J1 V
% z& i7 P; i5 L【问题描述】
) X, r0 Y8 q8 D: O- p5 S
' B! N* {9 n& H; W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:
  l3 G6 ~" P; t' d) W
/ k" w/ l* @9 v0 ~
7 c; J: N0 B$ ]( x3 L4 g
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# j' x  \& I! `; m9 Q

. m- v. s# l4 b/ P

8 ^4 f" b1 c2 r* U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。
- d' d( t8 i1 v$ M( \9 |% S4 y+ ?/ U, N, T5 t5 v
【解决思路】$ ^; K- b1 ?7 `6 f* j% Y" M
' @1 f' {' }+ ^0 w- z/ ^0 s8 `, g/ q
1、重新设计电源8 }! m- M- l" e6 b
5 V5 j. f* I. |- H9 q% ?' d7 E
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。. z& x, M. z# Z* G9 D) o" j
; a# ~6 N3 v, r! h
2、更换元器件0 e0 e' a3 a; I* R

6 a  e! w" m0 O( T' I$ j/ S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。
" O8 x& r7 j9 j
; u/ q9 D2 }& d8 q3、优化PCB布局( _, O( F* F& `' Y

2 W9 o- @: h1 A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。
4 W2 ^& Z9 E" T. p) C1 G' l7 E
3 ^4 |" E8 l. V3 Q5 z( m, l7 E4、优化散热设计
. G6 b8 z: `1 l/ V. ~4 [
5 ^5 v2 w6 t+ y9 w% I* s/ s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。
$ B) s) y. U) o( ]( v, j
$ }% S' q9 i5 A" B8 A  H$ z' z5、加强制造与测试管理
# G( _, [) L$ A# f1 O
+ Y. R: j, }9 O8 Z' ~3 X7 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。
/ U. F  o+ n) C6 p4 V$ q0 I- v4 T  s+ R2 }$ @0 ~( ]% p* A( [
【调通要点】. A5 d  |$ a0 m  r+ e/ a3 h
8 Q, B3 [3 e  I$ y! A3 I8 t; N
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。! ~* I) u" p: C- H/ e% b

- B1 d8 D  s6 c

. e/ P: ]5 l1 k( T( c& o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。
5 J0 U$ ~/ Z# |
; @# t; A  _) i" c

( I- @  d! C4 A7 i% ^+ F- O& b* A# n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。% V$ {9 a+ K8 }' w
7 Y: T* ?) c7 u$ g1 H
【最终结果】4 Z) O7 b: t0 Z2 |# Y8 z
) @: L, X8 p4 K4 J
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:1 A  R3 e/ ~  q$ p( r6 i

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& Y2 w+ U' d6 P0 h( H' E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。
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