PoE(Power over Ethernet)是一種有線以太網供電技術,網線傳輸數據的同時具備直流供電能力。全面應用于POE交換機、IP攝像頭、IP電話、無線AP、便攜設備充電器、刷卡機、數據采集等供需端產品。而TT9930是一款用于以太網供電系統(POE,power over Ethernet)的DC/DC控制器,采用原邊控制模式,內置200V高壓MOS,具有較高的系統效率。
工程師在使用TT9930樣機時發現,樣機正常老化時,突然沒有輸出。經過排查后,懷疑MOS故障,本文將分享解決思路和要點。以下圖片為該樣機圖片:
TT9930 樣機圖片
【應用】視頻監控/無線AP/IP電話等
【規格】12V2A
【控制IC】TT9930
【問題描述】
樣機正常老化時,突然沒有輸出。經過排查后,發現MOS管擊穿且MOS管很燙,懷疑MOS燒壞,于是對其進行點溫測試。以下是樣機的測試圖片:
點溫測試:測試重要元器件的溫度,該測試的元器件分別有三個IC(主控TT9930、XS2100S、同步CR85V25RSA)、MOS管、輸入大電容、兩個輸出電容、變壓器磁芯和變壓器線圈。
如上圖為測試環境,該測試在盡量密閉環境中進行,不會有大量空氣流入,從而使得各元器件能快速達到溫度平衡的狀態。
【解決思路】
1、重新設計電源
首先,分析導致溫度過高的原因,對電源進行重新設計。可以采用更高效的散熱解決方案,例如增加散熱片表面積、改善風道設計等。
2、更換元器件
應優先選擇低內阻、低損耗、高效率的元器件,同時可以適當增加元器件數量及規格。
3、優化PCB布局
合理的PCB布局有助于減小電路電磁干擾,降低損耗和溫升,減少系統噪聲,提高抗干擾性。
4、優化散熱設計
通過優化散熱設計來降低溫度,如增加散熱片面積、優化風道設計、增加風扇數量和轉速等。
5、加強制造與測試管理
加強制造工藝控制和良品率管理,確保產品符合規范要求。并且加強產品的溫升測試,在生產過程中對電源進行多次測試,及時發現不合格產品,以便及早調整。
【調通要點】
如上圖首先通過對各元器件進行點溫,觀察各元器件的溫度變化,如圖04號元器件為MOS管,點溫才不到幾分鐘后,MOS的溫度就達到了93.7度,而其它元器件溫度較為正常,初步判定MOS管出現了問題。
如上圖為再經過幾分鐘后的元器件溫度(01-08為各元器件測試溫度),繼續觀察。
如上圖可以明顯看到,雖然所有的元器件(01-08為各元器件測試溫度)溫度都在持續上升,但都沒有特別大的異常,唯獨MOS高達116的溫度,可以基本確定是MOS燒壞而導致樣機老化時突然沒有輸出。
【最終結果】
經過測試后發現,測試元器件的溫度都在正常范圍內,唯獨MOS管的溫度變化格外異常(01為輸出電容、02為同步ICCR85V25RSA、03為變壓器磁芯、04為MOS管、05為IC XS2100S、06為主控IC TT9930、07為輸入電容、08為變壓器線圈、09為環溫),經過不斷嘗試更換一顆同規格但不同廠家的MOS管,然后再進行老化及溫度測試,樣機正常工作。以下為替換MOS后的溫升測試圖片:
該圖為樣機老化6小時后的溫度,各器件溫度已經穩定,全都在合理范圍內。04號MOS溫度穩定在72.2度左右,離擊穿溫度還有很大的余量,完全滿足客戶需求。如果更換MOS后溫度還是沒有改善,則需要考慮是否為布局問題,可能要重新設計。
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