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POE接口防護(hù)系列(三)——PSE電路防護(hù)整改實(shí)例

一、摘要
      上期介紹了關(guān)于POE口的防護(hù)和測(cè)試應(yīng)力要求,對(duì)于大多數(shù)初學(xué)者來說,不是特別好分析問題。本期主要是針對(duì)PSE電路,進(jìn)行實(shí)際案例分析,分享整改過程。

二、問題描述

      某客戶,在按照ITU-T K.21測(cè)試要求的測(cè)試應(yīng)力測(cè)試POE網(wǎng)口時(shí),出現(xiàn)POE網(wǎng)口損壞。表現(xiàn)為PSE IC損壞,無輸出。其防護(hù)的電路基本框圖如下:

 從原理圖上看,為了做好防護(hù),在POE電源口做了兩級(jí)TVS 的防護(hù),從應(yīng)用電路上看,規(guī)劃的路徑是在接口處,IC的輸入前,將過電壓能量抑制在一個(gè)較低的水平,通過實(shí)際測(cè)試,PSE IC損壞。


三、整改過程

       客戶的測(cè)試是需要滿足ITU-T K.21的測(cè)試要求,設(shè)備為-48V供電,工業(yè)交換機(jī),失效項(xiàng)目為網(wǎng)口的POE的12→36、45→78的差模模式,即測(cè)試的是POE供電口的差模。測(cè)試?yán)擞康恼蚺c負(fù)向都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失效,PSE不能給PD供電,功能異常。
      查閱PSE IC的相關(guān)規(guī)格書,允許的VIn腳為-0.3~80v輸入范圍,因?yàn)?000W58V的TVS鉗位電壓通常在90V~100V的水平,超出了芯片的規(guī)格書要求。故,懷疑是TVS殘壓過高,導(dǎo)致PSE接口失效

      經(jīng)實(shí)際測(cè)試,正向浪涌時(shí),捕捉PSE的Vin輸入腳對(duì)地電壓,其殘壓并不高,實(shí)測(cè)在70V以內(nèi),并沒有超過IC的規(guī)格。排查失效的板子,發(fā)現(xiàn)并非PSE IC失效,失效的為后級(jí)DC/DC之后的MOS管,通過更換MOS管后,板子能正常工作,失效的路徑圖如下:



      通過去除TVS3后,上機(jī)驗(yàn)證正向浪涌,并無發(fā)生MOS失效現(xiàn)象,查相關(guān)的MOS 規(guī)格書,該款MOS的脈沖能力相對(duì)較弱,通過去掉TVS3,切斷了浪涌路徑,使該支路的耐壓能力提高,浪涌能力從前級(jí)的TVS泄放

      在測(cè)試負(fù)向浪涌時(shí),設(shè)備再次失效,排查之前失效的MOS,無短路失效,更換了PSEIC后設(shè)備正常工作,確定為PSE IC失效。通過分析,其失效路徑如下:


        為此,我們將前級(jí)的TVS并聯(lián)了一個(gè)肖特基二極管,在ICVIn腳增加一個(gè)肖特基二極管。主要目的是在做負(fù)向雷擊時(shí),讓雷擊能量更快的通過肖特基二極管泄放走,使其不能通過IC的負(fù)壓方向走回正向方向,如下圖所示



      通過整改后,去除多余的防護(hù)器件,經(jīng)實(shí)測(cè),浪涌正向、負(fù)向均滿足測(cè)試應(yīng)力要求,完成整改。精簡(jiǎn)后的方案圖如下:


四、總結(jié)分析
■ 浪涌的解決方案,切記堆疊物料,簡(jiǎn)單的堆疊物料只會(huì)徒增成本,在防護(hù)上未必能起到關(guān)鍵作用。在做浪涌防護(hù)時(shí),做好浪涌路徑規(guī)劃尤為重要;
■ 測(cè)試失效后,需要從失效的器件出發(fā),尋找合理的失效路徑,通過器件的特性,規(guī)劃更加合理的路徑作為整改方向;
■ 早期規(guī)劃浪涌路徑,可以降低后期的整改難度。


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