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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 ; O- O7 m' }" k3 J6 n

8 t: M' R( I" @# Y0 J5 ?, ^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。
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5 _; `4 S: W8 r& {4 P, w3 _$ Y3 x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:
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: S" Y& M: S0 Q! C/ A8 q
TT9930 样机图片

) s5 C: n: I9 ~  }+ U【应用】视频监控/无线AP/IP电话等
0 X! P% |- C" Y1 M【规格】12V2A/ _9 H4 ^) a0 ^
【控制IC】TT9930  g9 Z  M  w6 `1 ]# f" l/ o

' {0 b6 }9 h( @4 L【问题描述】# F  y4 l4 e. N4 I  y0 O8 u
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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:
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( c2 @  V. i- i; A) G5 L. ?2 G; y
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。9 \1 G8 h. ^' Z) k

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/ v& P- ^9 y9 T# W0 S, J0 q- v$ v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。# @+ t9 N9 N, f6 F

1 t1 R& ?; s: n; B/ K) M【解决思路】4 ^, m& Y- V8 ^/ z) j. j9 F

9 t3 y) o. t0 ]1、重新设计电源
  I1 n: ]! S0 w% u, C1 t$ b. K8 z8 @
' N1 {+ R( Y7 F4 x- G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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2、更换元器件: {& G9 z# Q, _( u3 M
! W! |* ^* i8 C8 Q" g& ]
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。; L: C! B6 }2 {* P, s
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3、优化PCB布局
/ r/ ?( Q; }/ p
7 n/ v# o# e5 t& ~, O, ]0 J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。
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4、优化散热设计
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, x# j  r5 N' h8 L& C/ n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。* e( {" u% V; P, h! H( l6 X
) M: V- _- c4 l9 F) P
5、加强制造与测试管理- b8 Y; `$ c8 s' l, P8 }
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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。& V+ M0 @* N8 ]2 G' R, i

. s* S3 r; W# X【调通要点】" h' b9 `5 x$ N2 x/ `9 A& e4 N
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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。6 r; Q  S1 z+ h2 {: R$ T

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. [  f6 D8 l& N  g- k4 x, G3 q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$ X! A8 s" m1 {4 o- ?4 c$ h. }

: ~$ }- y: U* A+ |; K  ]

) z8 \2 V9 y! k3 ^- c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。
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" E/ N# N/ F  D) j* R) Q【最终结果】* t& |, ~8 {# N: M% C. j
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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:
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( y0 @  |4 s$ v: e5 Q+ R

% S  J$ }# s7 Q0 o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。
( ~6 |+ j/ Y! X: ^3 q" x0 s1 o  e; h$ u, a3 h. p3 |

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