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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 $ ^7 `% G1 {# I5 _: k

7 I2 C: j% @* H作者:屈工有话说
; k' l- O# P! d8 R' U
, Z( V; C% r' |$ S4 S6 cPoE(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 X5 Z+ \" {' P  M' K, v5 U- v; v& v( d+ l) t% Q, ~; r2 f% a
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:( U2 \) X% }* P. k
4 c8 @9 `' ~, Q' ^
TT9930 样机图片

3 X; ~: e( v- |) `【应用】视频监控/无线AP/IP电话等/ J$ w/ N% o; s9 m/ a
【规格】12V2A7 ^) t9 t' S+ A4 s6 u
【控制IC】TT99300 H! K; h- K/ M. O+ E; i

; y! P, r9 [. ^1 |【问题描述】2 I8 @, v- _- b2 ~0 ^

$ d+ g& ^! r- v' t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:& `  J0 _4 s- E! W3 A

3 \6 r& u; z7 _$ m- q1 ]& t

5 z- h" O( G3 }7 U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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/ o3 \* X/ l2 ]. A# m
1 F/ o( Q& g: ?
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 J! d% [0 \. x" Y0 |; r
& K$ O$ _* E% T' x0 k
【解决思路】
& {7 H4 p0 ]5 @: ]2 ]# F
  P( L& Q$ C! s" w5 i# P1、重新设计电源  W6 T8 {9 D& t3 D. E
8 {0 H1 k! A  f+ {5 @0 x; [
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。, w* ]; L+ [- Z7 N2 a5 B

( b6 L# x0 R' T9 W/ v2、更换元器件
8 E# B6 P. W9 N( N3 s
1 J: I3 |! O5 F  A0 X, j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。. s7 r; @  @" G0 H! N  _

; e# G1 ]& ?, q3、优化PCB布局2 X. S" M0 W& I* J4 h

7 ~0 X& v5 A9 C5 @1 r0 }! x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。; B# i$ D4 b! c7 r7 @

; W" v; x" X4 h" x8 Y) l4、优化散热设计8 p; z1 U8 O5 w# ?

' ^5 O7 U( m6 X) 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。& O  [, A3 a" P

4 \8 X8 J/ g$ D6 J5、加强制造与测试管理+ {8 d3 m& V6 T9 c' @
( e( C) |8 v3 g* K( v- @
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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9 W. r' G; h5 [4 j' M/ ]; y0 M【调通要点】. L# t* V! ~1 i0 L1 Y3 R/ N% Q

$ P/ e- |; |+ T" r( e. l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。
* n' J' ~" H$ H. `" V$ X7 U- P9 T
2 }* H- X3 {  y# y* j* w
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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3 E5 m0 R# i8 I0 Q9 K# w

( x+ W: t$ X+ 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。' c% _% f9 k: N4 d3 s) W

* A0 w/ R  ?) _! e【最终结果】
* b) m% B. D. v
) \. {( \% B! \5 Z) l# ~$ B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:1 c+ ^+ P; \/ t# g" [
( F# x! e) [( f4 K# d

: Q4 @* D" ^+ q  z6 k' T" b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。8 I# V' D, W* {" D
8 L. K' @2 {0 r  d" U; _

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