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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 2 V/ v8 g2 t7 o! `/ c; ?5 s
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作者:屈工有话说
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* ~* f3 d5 e" c3 S! L9 G6 n' IPoE(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。* u% E, m! r! ]2 c2 S

" q6 d/ r0 ~4 H& S1 J: \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:: U: u( b  F0 ?- ?7 j! L0 H
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TT9930 样机图片

8 g+ B+ |0 A% ^& ]: _【应用】视频监控/无线AP/IP电话等
4 ^" x- S# p7 @  f【规格】12V2A8 R, ^" K& d' i$ ]" B' A
【控制IC】TT9930
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" M  B5 [- d  R9 @, ~8 _' {【问题描述】
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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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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& S8 ~! F5 ?5 t) @! ^

! a/ `* `4 M% E8 K  G% c. g3 G0 _【解决思路】
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6 q9 F3 O0 r& Q3 P" F7 U) k1、重新设计电源' p# T: _; _" |( J) L+ f

/ Y' h8 |1 i0 v/ R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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  y! Z5 B1 X1 ]( t" m' O2、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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4 v: D4 |1 ?4 l. @( K3 P0 ^+ ?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。8 _1 M8 A( j  I7 X+ z/ E* v3 k
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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. o$ w: J. |" |4 Y; P

- Z  _8 S, s; G# a6 ~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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5 {2 |8 _: ]/ E; e0 G【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。, Y& b, k4 U0 G" X' u
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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。, j5 G' V) P% Y

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/ W) \: S# |' H, @5 @6 ]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。* d+ P3 k8 |3 S

2 t# S" V9 j) v; ]$ `【最终结果】0 J1 `& e* L7 P! l1 W0 j5 q
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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:  [+ \+ \& w. T: T$ f: N4 M
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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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