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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 8 [* P" Z2 A1 U0 r

, ^+ ]; {  ]( N. g: j# v作者:屈工有话说% }9 P/ _& d# |3 p0 a0 Y; k
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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。
7 d" y, O3 `( L$ H- i3 ^: S1 r) @6 U
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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TT9930 样机图片
( D/ y% Z. \9 y! i
【应用】视频监控/无线AP/IP电话等* \6 }4 T+ t& ~  `  \/ |; C
【规格】12V2A
2 l! D1 z* z2 S- U5 ~  ~. b【控制IC】TT9930; z" g8 M# i% i9 T& N4 n4 C, }

0 G4 J  o& {) k' x2 A【问题描述】6 `1 l$ C) ~, b; H; o5 T

: f4 D7 P1 G% `$ b# Q9 _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:! d1 W$ N- k& s+ E2 Q$ i# h

# `) }/ V* o! e
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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。# D$ A& _: f4 o/ `0 s8 u

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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。
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【解决思路】9 [6 o  T2 r+ R1 {$ [1 v7 e

$ ]+ T1 o( N5 G6 _* Z. c, t+ n" t1、重新设计电源
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& r4 I/ D/ g, ]' c6 j3 M( M/ y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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! T5 I+ ]- n9 T2 a; i2、更换元器件
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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。
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3、优化PCB布局$ x1 Q# M" H9 l' l
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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。
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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。
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5、加强制造与测试管理
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* s, L9 ~+ g8 M( R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。6 Q+ a! {- @3 {+ g; k" m
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【调通要点】: I0 O3 C4 i" `

" v9 k$ g# c, k' E$ D  n* A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。9 j5 g( r! y) b  H* T: T7 l
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) ^( }  ?2 D* V6 j" Q* x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。4 O% }3 }; a+ B4 N6 y+ s0 u
) ?7 Z) g$ l* b/ Z) v1 e/ p& M" r

4 I  Y5 a, ?" e0 U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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7 m6 |% w6 |* a* k7 @【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:* ?- Q5 a2 b& b9 j% m
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6 i( f& ~. h% ?8 {2 R( B# f$ l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。2 ^2 R: x; ~. Z& a
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