异常现象:市场部有一些机器人售后,故障种类有几种,其中比较多的是机器人充不了电,需要赶紧分析,找出原因,给出解决方案,避免后续的量产还出现这个问题。我们拆开机器人测量充电输入正负极,两极短路。但是把TVS管焊下来后,测量充电输入正负极,结果没有短路,再测量焊下来的TVS管,结果TVS管短路。
分析排查过程:
1,检查充电座输出电压是否异常。
(相关资料图)
a,用万用表测量充电座输出电压,电压在 20V左右,电压正常。
b,用示波器跟踪充电过程,观察电压是否有突变,测试多个充电周期,没有发现有电压突变。
c,用示波器捕捉充电启动瞬间,观察是否有很大的冲击电压和冲击电流。测试结果如下图,最大冲击22V,冲击电流3.99A,经过很多次测试,TVS管并有被损坏。查看TVS管规格书,它的最大承受的冲击电压是42V.
2, 做ESD测试实验,看静电是否会把TVS管损坏。
a,用+/-15KV的静电接触放电对着充电片进行测试实验,测试完成,检查TVS管,没有被损坏。后面又做了+/-20KV和+/-30KV的静电接触放电测试实验,TVS管也没有被损坏。
b,用+/-20的静电空气放电对着裸露在空气中的TVS管进行测试实验,测试完成,检查TVS管,没有被损坏。后面又做了+/-30KV的静电空气放电测试实验,TVS管也没有被损坏。
3,用没电的电池或者过放的电池做充电测试,看是否有大电压或者大电流出现。
a,充电座先插电,再让机器接触充电极片充电,发现有的时候,刚开始充电电流很大,最大值有3点多A,这时的TVS管发热比较大,而且持续一段时间才慢慢降下来,达到正常值。
b,机器在充电的过程中,拔出充电座的插头再插回去,充电的大电流很容易出现,而且发现有时充电大电流维持了整个充电周期,TVS管一直在发热。测量此时的充电脉冲,发现占空比很大。
4,观察了几块TVS管短路的板,发现有一块上面的TVS管的三防漆有烧焦的迹象。
初步结论:机器的电池没电或者过放时,在充电时,MCU检测到电压过小,采样到电流过小时,会调大充电脉冲的占空比,使采到的充电平均电流达要求,导致充电时的最大电流过大,TVS管发热。机器长时间处于充电最大电流过大时,TVS管长间发热,内部出现灼烧损坏。
改善措施:软件做一些优化,检测到电压过小,采样到电流过小时,充电脉冲的占空比不要调得过大,先让机器用涓流对电池充电,等到电池电压上升到某个电压时,才开始增大占空比,进入恒流充电。
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