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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
" Z3 c1 _) h& r2 n. j. |. c- f4 V! c' \
作者:屈工有话说6 L* {: i) {0 H" A0 o
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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。6 O# D9 e1 [" L! X

& b/ W% o: N- w  \* y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:' ^% C* e0 ?9 Q) z4 j5 @2 y0 Y

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TT9930 样机图片

$ ~# y3 E) w1 Z" @( J) H【应用】视频监控/无线AP/IP电话等1 w6 R  z/ ~! l) _$ e) ]
【规格】12V2A3 W- d: _4 i+ b
【控制IC】TT99308 Q% v* d& @% ]
0 M2 v, o' R6 B0 a5 Q* k" o
【问题描述】( W" p" w1 G% j
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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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: U0 K0 }7 ]8 [. \
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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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2 |8 H( [% M2 S5 b! B
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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。
) @3 c- Y5 z* s- a! X/ w; c- m8 k. I* `! U3 p. t7 D2 P
【解决思路】; ~& b3 y3 T/ A  s

# d( H% l& A: q; Q1、重新设计电源
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6 N! {: I8 a0 Q1 ^) ~' H9 {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。
+ D' F) k( G; }  ~( {) ?/ y) N  F8 h% J+ j5 L+ B
2、更换元器件
  h) e! y3 a  o& C/ F( V
  y* B6 J6 w" K: I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。
+ x- O7 F7 ~) G9 N- }0 t  ?; a: C# l% q1 [( I6 {% U
3、优化PCB布局: @. ]8 S) f4 \2 n) |+ v& k. Z& b! t% a

+ Q# ^4 R/ F: c  @6 a- ?% U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。
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' N4 K7 S$ |7 w0 u" u4 K  z0 f) C4、优化散热设计
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0 g& Q+ p1 a' \  f! c+ d) y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。" L1 `8 v+ q! k
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5、加强制造与测试管理( o. Q- c& x! b0 v1 E) P. r: U

/ w' `) U  a3 C- a; c/ V! 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。1 v& ^/ `9 ]; H# A2 g" E) _6 O

. F0 M% L3 o8 S0 l7 Z- G【调通要点】; D1 x. _% `1 n& u
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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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: t# J/ ~' ~7 A" c; O$ ?

# j1 ?3 c& @" C, v# ~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。
2 d) ^6 U: @- O* C% P* ^
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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。) Y$ G' a% \6 K0 J  v
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【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:
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+ ?1 k, N) M8 ~' D4 \% `2 c: s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。2 x$ h4 E; b% T' A+ K. M  o) o

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