资料介绍
之前开发过一个产品,前期原理图和PCB都是自己设计,PCB设计完成后,安排PCB打样,备料,贴片。样板回样后,硬件调试,软件调试,验证了电路,发现原理图和PCB存在BUG,于是修改了原理图,进行了PCB改板。第二次打样后,验证样板没有什么问题,安排了测试,也没有发现什么问题。之后,产品就进入了小批量试产阶段,做了100套,生产出成品后,发了一些给客户体验。本来以为产品已经成熟了,做好了计划,准备大批量生产。结果,过了一段时间后,有一个客户反馈有一台机器有故障,退了回来。我们排查后,发现是一个型号为AO3401的MOS管烧了。我们把AO3401 MOS管焊下来,重新焊上一个好的AO3401 MOS管后,机器就恢复正常了。我们在想是什么原因把这个AO3401损坏了呢?为什么之前的调试和测试都没有出现过呢?会不会是一个偶发事件,这个MOS管本来就是一个不合格的产品,也许它的各项参数都是在临界点处,刚开始使用时,功能是正常的,后面长时间使用后,温度升高,各项参数发生温度漂移,比如耐压值,耐流值等,如果是耐压值或耐流值发生变化,就有可能会被过压或者是过流损坏。带着这些问题,我们开始认真分析电路。电路如下。
从上面的电路中,我们可以分析出它的工作原理。长按按键K1时,R1,R2和D18形成了回路,MOS管Q1 AO3401的VGS 电压等于R1和R2的分压VBAT*R1/(R1+R2),这里的VBAT满电是16.8V,算出结果是16.8*100*(100+10)=15.27V,满足了PMOS管的导通条件,因此Q1导通,然后系统开始上电,单片机检测到有按键按下,判断是长按,就置高POW_EN,NPN三极管Q24就导通,这时松开按键,Q1还是能满足导通条件,会一直保持导通状态,系统一直维持上电状态,这样就完成了一个开机的过程。如果在开机状态时,长按按键K1,单片机检测到KEY被拉低后,判断如果是长按,就会把POW_EN置低,三极管Q1截止,这时松开按键后,MOS管Q1不满足导通条件,Q1截止,系统的电源就会被断开,这样就完成了一个关机过程。
分析完成电路的工作原理后,我们查看了AO3401的规格书,相关参数如下:
仔细查看了规格书,结果发现了一个很严重的问题。AO3401的VGS最大工作电压是12V,而上面电路在工作时,AO3401的VGS的电压是15.27V,已经超过了12V,这个问题应该是损坏AO3401最主要的原因。之前没有发现,可能电池没有长期工作在满电16.8V的状态。
针对这个问题,我们想到了两个解决方案。
第一种方案:将R1改成10K,这样电路在工作时,AO3401的VGS的电压是VBAT*R1/(R1+R2)=16.8*10/(10+10)=8.4V,小于AO3401的VGS最大工作电压12V,排除了过压损坏器件的风险,如下图所示。
第二种方案:将AO3401换成CJK3407,因为CJK3407的VGS最大可达到20V,如下图所示。
最后,为了保险起见,在量产的时候我们综合了两种方案,把R1改成了10K, 将AO3401换成了CJK3407 。
幸好是在小批量试产时发现了这个问题,不然大批量生产后,卖到客户手里,出现故障后,就有批量退货的可能了,那么损失就惨重了。
(mbbeetchina)
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