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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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* R0 Y1 b) g5 s" F# s作者:屈工有话说& {: s( g3 J* I( q9 j
3 v, @6 b- B: _
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。. `5 d0 F% E! L) k0 O/ S# ?2 A

* J  o: u+ o; u$ [# q1 s# K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 x( m5 b3 Z; ]
) T5 y/ k/ C( C) w  d0 [: W& r+ }
TT9930 样机图片

( r5 l% x) [, j4 b+ Q5 C; J; _【应用】视频监控/无线AP/IP电话等' T- K) @+ A- f: C
【规格】12V2A4 l. w4 _/ V: ?' e7 X
【控制IC】TT9930
0 H5 ]0 J3 }+ _- M( t/ j: a
" k0 \" a% D! }5 B【问题描述】+ O* V8 Q0 |4 [/ `4 K% A- @2 D
( x; n" b* B" N, v8 K# ~, @( @9 L) O
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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4 E. I1 X% o# `( H* v; Q7 y" k
) f4 I- `3 p3 p- y% Y6 m4 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。% `/ A4 i$ C# s

( U7 _- M2 ]' d' V6 O: k7 D

4 ^) a9 K+ v7 |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。) @  u; F0 w6 a3 a  l& V

  v/ E! X6 t& d  e【解决思路】
$ x0 r. G5 P5 q- f! ~( h3 q+ c& T  `8 Y5 P3 D
1、重新设计电源2 Y. j7 E. n- l+ ^& R+ J, o, y" l4 ^

4 C& D5 B% d- w8 x; K8 ^$ ~9 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。' x1 c% S: ?# X  k# J5 w
$ a$ u2 u0 {% K+ A6 V% n  T# x1 p
2、更换元器件
) H4 n/ J2 ]  H7 o: h0 B  v& K1 k( m7 e8 U- D4 y& z# M2 j/ q+ E
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。
6 @* Z) G8 J0 r9 j/ ?# E8 u; k( G, R% F, Z3 D( h
3、优化PCB布局9 D- m7 t) [3 O+ |5 B7 f

1 V5 J, g  i7 n! c8 m8 N& {0 N; z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。0 ?" U* C/ r; W! H

# S3 |& J0 T" U6 \* [. u" c4、优化散热设计
  {4 y" X5 r6 w& F2 M! f2 T  T; D; g3 a/ C1 k1 I9 z1 u
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。1 q  }$ W+ D7 ~* a" m8 X6 A4 v
2 G. q! E; W9 t3 S+ m7 B5 K
5、加强制造与测试管理
1 u9 m/ n( a+ F5 N0 }' F5 n1 B$ m/ ]1 B
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。1 y( V' R# c4 ]9 q
* s+ e) z) {1 Y6 N
【调通要点】
: g6 w, R) e& W' W

' J. P% ]+ A) R# \' ~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。' C9 [) t. h4 h" n
# {, k. ~3 U: {% N. t! d

- e" V1 m: V5 T5 N% t, n) p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。( O6 X+ R: s; X! \+ u
3 t- _6 w: V, l7 ~9 b

; w. f; k, Z. ]8 I3 [& g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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9 E5 h; R* V/ v1 o, ^( P8 D& ^【最终结果】4 z+ K( i8 z0 ?
* ^: R! a$ M. r0 r1 f; C  r" e
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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3 [2 R* ]4 b" W/ G- @3 p2 ~
( \) `0 n# ?4 i7 q! u
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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