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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 ! P4 C. h# z0 x6 u
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作者:屈工有话说
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. N6 I$ Y6 z7 E9 [0 b7 ~, P2 L4 yPoE(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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# |, P- F+ ]! r8 T& |: w6 \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:7 V) r2 W( A) p9 \1 Z
" A* ?# @% _: q; B
TT9930 样机图片

! x8 S: X% e& Y: Z【应用】视频监控/无线AP/IP电话等; J8 D- s8 X  d2 R8 F
【规格】12V2A. o% K, h- w2 e- B/ l
【控制IC】TT99305 ^( ]  _; Y+ [0 Y) _( y
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【问题描述】' J: f7 ?; v0 X: P1 G* W
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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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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。
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- W* J% b3 P6 r! J, w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。* k  t& t) n9 U4 ^; s5 _. {0 D# M
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【解决思路】% r7 m7 I9 i; h8 g! f

+ f. g4 K' q1 s0 p& p7 I1、重新设计电源* T  d4 t) |) T! i& m
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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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4 q8 S3 P% [# O" P4 y2、更换元器件! r/ a" ^' w7 B1 \* ?, c

! `0 E. _+ A$ C* c3 \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。' W: u5 t+ g# ^4 i: f7 G$ {/ E$ b
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3、优化PCB布局
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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。5 m9 s0 q* I6 ]3 C5 ^
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4、优化散热设计4 J5 z) d. {) v8 B7 Q+ y

0 e) j0 o3 C$ m3 F$ ]) I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。/ Y2 [: A2 g; B6 R: F" t% w, E8 |0 o

$ k6 J  Q8 A3 A. p* k5、加强制造与测试管理
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5 Y; E, o1 G$ T0 k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。
7 d/ j2 q1 g( M3 |7 v* T$ \8 n) L
/ E2 X9 C+ k! {1 `. F【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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( `& Q/ L3 F% A) v* c6 w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。
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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。$ c! r: a. X+ y" x9 @
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【最终结果】& O' B% q  r+ I6 g0 ~
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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:4 U7 x7 {* c5 f1 ]4 v

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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。
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