Ulang-ulit na pagkabigo ng mga power board sa kagamitan sa industriya

I. Panimulang Impormasyon ng Proyekto: DC/DC Power Board sa Mga Kagamitan para sa Industrial Automation

Ang proyektong ito ay kumikilos sa isang DC/DC power board na ginagamit sa isang sistema ng kontrol para sa industrial automation, na nagko-convert ng 24V na industrial supply sa 5V at 3.3V na power rails para sa MCU, mga module ng komunikasyon, at mga interface ng sensor.

Ang kagamitan ay gumagana nang 24/7 sa field, na may madalas na pagbabago ng load batay sa mga kondisyon ng operasyon.

II. Mga Sintomas sa Field: Mga Random na Pagkabigo ng Board na Mahirap I-reproduce

Matapos ang 1–3 linggo ng operasyon sa field, ang ilang yunit ay nagsimulang magkaroon ng mga pagkabigo ng power board, kabilang ang:

Mga MOSFET sa input side na sobrang init at nasira

Mga lokal na marka ng sunog sa PCB

Walang paunang babala o nakalog na error bago ang pagkabigo

Ang mga pagkabigo ay nangyayari nang random sa bawat yunit, kaya mahirap itong maulit sa maikling pagsusulit sa laboratorio.

III. Unang Pagtuturo at Maliang Pagpapalagay

Sa unang pagkakataon, ang koponan ng inhinyero ay nakatuon sa mga rating ng mga komponente ng kuryente at sinubukan ang mga sumusunod:

Paggamit ng mga MOSFET na may mas mataas na rating

Pagpapabuti ng pagkalat ng init

Paghuhubog ng dalas ng DC/DC switching

Gayunman, ang mga pagbabagong ito ay nagdulot ng dagdag na gastos nang hindi natatanggal ang mga pagkabigo.

IV. Pagsusuri ng Ugat na Dahilan: Ang Sistema ay Bulag sa Transient Overcurrent

Matapos ang karagdagang pagsusuri sa mga datos mula sa lugar ng insidente, unti-unting luminaw ang tunay na dahilan ng problema:

Maraming module ang nagsimulang gumana nang sabay-sabay kapag binuksan ang kuryente o kapag in-reset.

Ang load ay biglang nabago sa loob ng maikling panahon.

Ang industriyal na power supply sa lugar ay nakaranas ng pansamantalang pagbabago.

Ang mga kadahilanang ito ay nagkombina upang magsanhi ng paulit-ulit na pansamantalang sobrang daloy ng kasalukuyan (overcurrent) sa mga power device.

Dahil ang sistema ay umaasa lamang sa mga fuse at proteksyon laban sa sobrang init:

Ang proteksyon laban sa pansamantalang sobrang daloy ng kasalukuyan ay hindi na-trigger.

Ang MCU ay hindi makapagre-record ng anomaliya.

Ang problema ay lumitaw lamang bilang pagsunog ng board matapos ang mahabang panahon ng pag-akumula.

V. Praktikal na Solusyon: Pagdaragdag ng Real-Time na Pagsusuri ng Kasalukuyan

Sa halip na gamitin ang mas malalaking komponente, ang panghuling solusyon ay nagdagdag ng high-side current monitoring sa DC/DC output path, na nagpapahintulot ng:

Real-time na pagsukat ng kasalukuyan at kapangyarihan

Pagdedetekta ng hindi normal na mga kasalukuyang pag-start

Kontroladong pagkakasunod-sunod ng kuryente o paglilimita ng kasalukuyan

Ito ay nagpalipat sa sistema mula sa pasibong pagtitiis patungo sa proaktibong proteksyon.

VI. Mga Resulta: Malaking Pagpapabuti sa Katiwalian

Matapos ang pagpapatupad at mass production:

Walang karagdagang ulat tungkol sa pagkabigo ng power board

Ang temperatura ng mga power component ay bumaba nang malaki

Napasa ng sistema ang mahabang panahon na field validation

Pinakamahalaga, ang pag-uugali ng power ay naging nakikita at napapamahalaan.

VII. Mga Praktikal na Aral para sa mga Engineer at Bumibili

Sa mga kagamitang pang-industriya, ang pagkasunog ng power board ay madalas na hindi isang problema ng iisang komponente, kundi sa halip ay isang resulta ng kakulangan ng sistema sa kakayahan ng real-time current sensing.

Para sa mga proyekto na kasali:

Mga Supply ng Industriyal na Enerhiya

Pagpapatakbo ng kagamitan sa mahabang panahon

Mga proyekto na may mataas na mga kinakailangan sa pagkakatiwalaan

Ang pag-introduce ng current monitoring ay hindi na dapat ituring na "opsyonal na optimisasyon," kundi isang integral na bahagi ng pundamental na disenyo.