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MOS烧了，什么原因把这个AO3401损坏了呢？资料下载
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2021-04-10
李鸿洋
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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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