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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 / m5 O' u1 ]: @

. E+ c! z- u  e4 h9 |) @作者:屈工有话说" ~! I$ q( O' E1 G

# |5 z: ^' w* ]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。
" ?  Z) D" }9 H% e: [+ }2 }" h
$ F0 A# K: N& J# s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:1 h7 Y5 [0 y" Y" o7 V. ~+ a
1 M  y/ ^+ W! Z1 T
TT9930 样机图片

; h4 l3 G1 T$ k8 a0 y8 c/ U【应用】视频监控/无线AP/IP电话等
% x# m! s% d( m) k2 T/ E- e【规格】12V2A( v/ ~# W# ^! R' k5 G
【控制IC】TT9930
2 D, n; e$ ~$ k2 }' t' h* W, Y
0 P0 F" m5 h( O8 N  h5 r【问题描述】
) i, d: k, |4 ]& \# @0 \' p+ m+ t# g* I$ M- n+ X0 r
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:4 ~3 V+ j% z5 f/ g. @# }, k2 {( J

( s4 o' }. k& G# G8 Z

! q5 {4 B  T9 B5 r2 M* I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。6 b& b- M  Q' O' _

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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。6 A0 B2 u& J8 o. R7 V" G, c
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【解决思路】
' J# a3 g% [# M; O- Q+ R- k- J8 U# S
1、重新设计电源
0 G9 N# e1 ]  K6 j
$ k& m( |8 x: ^" o  U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。
! `% |" |; k6 q# ?' w* d& g! M9 H0 s3 w4 b( g
2、更换元器件
7 ~! Y+ O4 W( o6 d2 e! ~3 n9 b
1 f3 ]: u0 @/ L; R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; g1 W7 T6 k2 }

) i% V5 k. b: y# H4 {/ e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。1 |. ]/ A; s! u8 P! V
  x# H. ?1 H3 d3 R  M& Y; D
4、优化散热设计- N& i8 d' I, v( b
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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。* f( m7 v: Q& v# K' A
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5、加强制造与测试管理
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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。/ y5 ?7 ~4 y1 K/ m

2 B$ \& o- j) w$ v* Z) D【调通要点】& z0 J9 H  Q0 J2 U% a0 l: \

/ [# Z* W2 `% a& J% N7 g5 t1 A& d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。* o" o! Y4 f# N) f7 }$ ~. {) H+ [

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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。! w' C5 b/ r) O9 k
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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。
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. H* @0 f7 O* c: E( R【最终结果】
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% y! g3 {0 a* V" O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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7 j& f+ g" A' _3 M! G& o2 X( ]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。  U. S5 Q, p6 B/ K  k+ g0 R

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