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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
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作者:屈工有话说# g; x# s! y# p- o" P; L( u
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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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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:! ?  e, d; ]3 i( f( [. k6 f

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TT9930 样机图片

, T' w9 A* A' K; k【应用】视频监控/无线AP/IP电话等8 G5 P( T& G+ K' N( }8 I  B
【规格】12V2A
  ?/ a2 z* k% D, n+ r/ @4 M【控制IC】TT9930
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7 p! R3 K" y7 Y2 [% w【问题描述】
5 c' f9 o! h, D5 u! A2 y: F+ d. A6 X& y: s% E
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:. \& p& |/ D) J2 b: I

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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。, s" Z9 \1 A" o6 V$ X7 C) @
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) ]3 b9 F7 q0 b# G' ?* k+ n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。# i- C$ \& e8 O+ H% i
2 a/ u* [: U( t6 k
【解决思路】# T% C& c2 F% A7 H1 I: B. G
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1、重新设计电源
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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。
1 @# [9 F, g! [* P' P) s; b' E8 O$ R# j0 U. O
2、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。' r2 O2 `5 X1 o- k5 ], c- x

+ G' g" f7 |. ]2 w5 ]- o, b3、优化PCB布局: K- i! U+ v1 F4 E. c

! R% M) |9 k: b; b* W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。
* a: C% w8 z) a# g& k" X! J3 `  z8 k  P# @6 {7 y3 d
4、优化散热设计
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* D9 [6 D. d0 T9 B; ]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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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。
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【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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8 M1 r9 d5 S$ S, \! C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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# Y4 [+ R( q, m( m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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6 A1 A$ {8 J: }: z; Y3 H( K【最终结果】
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/ |4 m4 e' y0 p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:8 A* l" T( s7 a+ x  @0 U1 Q

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3 J6 B4 q/ D6 V  `& M" 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。
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