原创 某产品欠压故障报警分析排查

2022-1-10 17:56 2183 12 6 分类: 测试测量 文集: 一般问题排查
产品结构介绍

某产品结构组成如上示意图:
由五部分PCBA组成:
(1)PCBA0---产品主控制器,基于TI,LM5069的智能MOS保护电路,对后级进行过流、短路保护;当后级电流超过10A时,LM5069会自动关闭输出,停止对后级PCBA电路的供电;
(2)PCBA3,PCBA1,PCBA2,PCBA4---关节电机伺服控制器,硬件、功能一模一样;其中含基于电阻分压的48V_2母线检测电路;当48V_2低于36V(电阻分压后MCU端低于1.16V)时,PCBA发出欠压报警;
(3)各PCBA之间采用软质线缆连接;线缆含电源(48V)、信号(EtherCAT)两部分;
(4)产品正常工作状态---以上五款PCBA相对位置位置时刻发生变化,即线材时刻发生扭转状态;
问题描述
本产品某型号机器在连续约3个星期老化运行后,约每4小时PCBA1,PCBA2,PCBA4就会发生一次欠压报警;

问题分析排查

可能原因1:LM5069限流阈值偏小,导致误触发过流保护?

猜测:

运行过程中某些原因误触发LM5069过流保护,导致LM5069的输出48V被关闭;
验证:
(1)正常运行峰值电流3.8A(过流阈值为10A),波形如下:

通道1:关节上电压48V采集点(MCU引脚端);---J2

通道2LM5069输出电压48V(底座控制器端)

通道3LM5069输出电流;

通道4LM5069输出电压48V(伺服控制器端)---J1

示波器设置触发捕抓模式:触发源为通道1MCU引脚端);

(2)
触发源改为通道2,触发电平45V

测试中总共复现3次故障(没有J3轴),但示波器均未能捕捉到波形;

说明LM5069输出(控制器端)48V母线电压没有掉落;

结论:

结合运行时电流峰值及故障瞬间LM5069输出情况,排除异常停机与LM5069限流有关;

可能原因2:MCU是否真的检测到48V掉线?

猜测:

根据以上可能原因1验证,LM5069输出电压并没有任何掉落;

是否伺服母线电压采集引脚电压也不会掉落,报警仅是MCU数据代理处理问题?

验证:

测试以下信号:

通道1:关节上电压48V采集点(MCU引脚端);---J2

通道2LM5069输出电压48V(底座控制器端)

通道3LM5069输出电流;

通道4LM5069输出电压48V(伺服控制器端)---J1

示波器设置触发捕抓模式:触发源为通道1MCU引脚端);

结论:

测试中虽没有复现故障停机,但通过示波器波形可知:

(1)       MCUA/D引脚端确实出现电压跌落现象;

(2)       伺服端48V母线也有较大电压跌落,多次测试中最大跌落至32.5V

从上实验可知,MCU确实检测到母线电压掉落,从而触发欠压报警;

软件处理代码并没有问题;

另:底座控制器到J2轴线缆阻抗500mΩ(万用表测试);

可能原因3:馈能电路导致母线电压掉落?

猜测:

从上实验2可见,J2轴伺服端48V母线频繁出现较大的电压跌落;

是否馈能电路误打开导致J2轴母线48V跌落?

实验:

通道1:关节上电压48V采集点(MCU引脚端);---J2

通道2LM5069输出电压48V(伺服控制器端)

通道3LM5069输出电流;

通道4:馈能电路的比较器输出端;---J3

示波器设置触发捕抓模式:触发源为通道1MCU引脚端);

结论:

测试中虽没有复现故障停机,但通过示波器波形可知:

48V母线电压跌落瞬间,比较器输出0.6V;依馈能MOS管规格书(D-S极导通阈值Vgs≥1.2V);正常来说0.6V不会导致馈能电路误打开;

需进一步验证;

可能原因4:电源线材断路?

猜测:

对比分析之前多次测试情况:

异常瞬间,J148V母线有明显跌落,但J3轴却几乎没有受影响;

是否J3-J1轴之间电源线发生断路?

验证:

万用表测量J3-J1轴之间电源线电阻时,发现48V负极(地线)电阻无穷大;

拨开线缆外皮后,发现地线已经断开;

结论:

148V地线的断开处有被压痕迹(非卡扣压),猜测是Z轴运动中异常拉扯到;

2)测试部老化测试中,地线已藕断丝连现象,所以偶尔触发欠压报警;

问题排查期间,线材已全断,但测试飞线原因,飞线导致J3-J1轴电气参考地仍连在一起;

作者: 573292796_820185893, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-1818322.html

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文章评论3条评论)

登录后参与讨论

忆轻狂 2022-1-15 13:37

573292796_820185893: 本想尽量多写几篇博文,以分享个人工作感悟,但面包板博文模板、格式很不友好,没有Word那么好操作;
word复制不进来了

追忆流年寻梦少年 2022-1-14 10:49

做了个FTA(故障树分析),LZ做的挺好的!

573292796_820185893 2022-1-14 09:30

本想尽量多写几篇博文,以分享个人工作感悟,但面包板博文模板、格式很不友好,没有Word那么好操作;
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