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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
, d8 K+ l6 u+ b/ L& ?: ]# s
" [6 r% Q/ S3 ?- P  c作者:屈工有话说8 b2 q- m1 g  ?6 A9 _9 O2 ~0 y
* P* ^- w! \2 m
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。
: r! L* `9 i. }# P) I
7 i- l$ ^) N! R- T- \2 H  }& g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:
3 t9 z! r* n! Z0 V1 g: a5 w  `* O- [! ~( A
TT9930 样机图片
' c" T/ ^  i  s1 q' K0 l( `/ E
【应用】视频监控/无线AP/IP电话等
8 O" h# a* A5 H【规格】12V2A! r$ g9 h( ]4 |' r6 H# l( f
【控制IC】TT9930
+ Z5 X! M% I. n7 |7 C! J3 z! A5 l
; s9 U, r, F) h) ?  s【问题描述】/ ]& Y- ~, s2 m$ G. l& E
) k/ q# Q2 {' F) J( T& K
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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0 ~4 ~+ n7 u, D3 L0 s0 }* \
" o8 y! l& d, ?6 C. z# C9 K0 Q
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。" ^* n, p7 A7 t: `- a
5 v  ]: R& p6 h( M/ `
6 }; ^- C8 k/ D8 Z
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。  [2 r8 y  k- `, R6 ~
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【解决思路】" ~2 ]3 E& I( g

& B/ W# P* F) I4 k# L& s9 E1、重新设计电源( G. p* H; A1 }! F% K+ V
$ H6 R) E" \# d) 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。$ ~1 d6 f) G6 v% D' \3 N3 k. q
  \/ s4 N: q+ f  n3 v# m1 Q0 D$ b
2、更换元器件) J% J+ D* \& J% E# G) U

4 C: ?: x9 ]- B/ p, _5 D5 w$ S1 p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。4 A5 r( ~/ }$ [9 n$ K
3 x  A/ U( D. L) B
3、优化PCB布局7 X6 a4 y& \  T5 Q

3 `, g1 u& Y/ M+ u/ y+ E- M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。
, L- Z6 P, _3 J! A* A. |) @* W% v6 U- @2 n& @( c4 D  g
4、优化散热设计
0 t$ l+ y: u5 x& X) ^$ Y8 [% h. y! s1 Y. X6 `+ c, P/ z% T
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。) c; U1 Y8 q/ {* R) F

( S. o/ }% a8 ?/ `% h0 f5、加强制造与测试管理) Y* o; x: ~* g% E$ M: m

' w! E  f3 x8 R' U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】9 P  B% R  [: {0 ?* w  K0 e

" _) G6 U. b4 G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。1 Z( \5 w' T) V8 {
& C# B7 l1 I0 G+ A

$ {4 C$ [; y. H( B% k8 S( O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。; [. u( j2 D1 t8 t) U) Z9 n
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0 L+ H# X" @  l) H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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& j' q& V  A6 R8 o【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:8 ?6 E* L5 O2 J( A8 H0 c' a
6 c/ e* Q& h  L3 g9 _: N" z. U

+ l; f+ A- u) l" V# J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。, e) W8 |* ]4 O' v2 j  ]

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