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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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7 s1 _2 `5 e  j& Y$ D- C0 \; f8 i" ?$ [作者:屈工有话说) w' H4 j3 ]2 m
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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。# \" f; X1 J$ q$ T2 S* t

* j& o1 F$ W3 N% k% [$ j, W9 x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:4 a* G1 F+ t2 R: a( k5 @
0 j+ a' \9 }  a8 q4 A8 J) g
TT9930 样机图片

# z) X% I' \- p5 T【应用】视频监控/无线AP/IP电话等% b5 W: g0 Q+ j& j* f
【规格】12V2A0 V) O+ {/ z6 Q6 F2 \7 e* s$ h
【控制IC】TT99301 X( |* Z* n' Q/ Y  b' ]
3 h: Z' g6 @) [, }, m
【问题描述】
& G& C* W/ B# t
% H4 s# a' B: f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:, F$ `) R% k3 u5 x# b) s4 W
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' _8 a- h! i7 k) z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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6 F1 i! n8 l& ]/ }% j. z( e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。
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0 f/ M" q$ S) m9 O" C. o【解决思路】
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3 e: N( o# X+ d/ J  {; D/ C$ H- O1、重新设计电源0 U8 Y5 ^$ E) O7 Q4 B: F
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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。  B: v! v( Y# K& g
" `9 E' S! C# S& H
2、更换元器件* r4 Z1 `, O% e3 e! w

' t  @6 ?1 @- T: L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。0 I9 i9 Z4 _: p* q

. g# |/ t) t7 V3、优化PCB布局) t3 |( b4 B3 b4 A

8 S/ s; e  r$ o! E+ U6 [' F$ ]6 v2 u- J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。. R1 Y8 j! x; d; S8 o- I+ c
' w+ V7 h  B0 Y
4、优化散热设计$ H, N0 a! @& `9 U9 B' }* ]4 D

- P; c/ Q# }: F# L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 N4 `. e8 @0 L* f" n6 t1 T
5 n2 [; g" v) D* j5、加强制造与测试管理. n) o) C% c# ~3 f5 U

+ b+ f8 p( a1 g: e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/ C  j- |/ ^+ w8 A5 e! X+ N. ]( ^

5 T! i2 }" ~' K8 M; C! O( F【调通要点】2 j- B' \1 Y1 u  s
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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。* O: H9 d* c9 X" f0 b

! I) i, I/ w. a. W% X

! C9 ~0 s( J" p9 |4 E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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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。
1 N5 z) V2 L" X  f* h2 V. |- g" y; K
【最终结果】7 `8 P! h, n! ~7 L
  ~5 u9 ~1 U2 O% ^
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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2 U1 X: [' z6 k: D
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。4 Y+ P5 ?3 y7 c; O' ]# ~
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