量产PC更换USB SW后的大坑

一个量产了三年的PC,一直相安无事,岁月静好,突然给我报了工厂测试问题,说需要按两次才能开机,搞得我一脸懵逼;

先说根源是策采未通知研发导入测试的情况下走替代料更换了USB SW导致的问题,如下面电路,之前用的是另外一个品牌的SW。

image.png

在工厂生产后发现PC插上电源后,G3-S5开机需要按两次才能开机;S5-S0倒是能正常开机;这玩意一看就是电源GG。

没办法,从工厂调了两块主板拿回来测测看看,现象如下:

开机指示灯为红色(S5状态),第一次无法进入BIOS及系统

测试发现:

5VSUS有掉沟导致转换出来给PCH用的电源电压也有掉沟,引起的PCH工作异常,同时测得S3/S4信号起来后有掉落,导致无法正常开机;

image.png

按键开机时,测试到有一个11.5A的冲击电流,导致电源保护。把5V拉到2.94V,而5VSUS电源的OCP未修改之前是9.6A,小于冲击电流;

image.png

冲击电流跟后端负载有关系,查看后端负载电路发现USB Switch有更换,这个坑;

image.png

image.png

对比发现,TMI6263AH这个IC的EN生效时间比SY6288E1AAC要快大约250us,导致冲击电流增大到11.5A;

第二次按按键由于USB的电容已经充电,所以冲击电流不会导致DCDC保护,所以能正常开机;

结论:

    后端USB Switch方案更换的性能差异导致冲击电流增大,导致把5V拉到2.94V,从而导致PCH工作异常,导致无法正常开机

措施1:增大5V的OCP;

措施2:更新BIOS,延缓USB Switch的EN阈值时间,USB SW的EN间隔一定时间拉高;

同步措施,内部加强拉通;

最后更新BIOS,每个EN控制PIN间隔20ms拉高,测试电源无掉沟,机器工作正常,问题解决(不用改硬件,成本低);

[修改于 1年4个月前 - 2023/07/27 18:20:39]

来自:计算机科学 / 计算机电子学
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~~空空如也
虎哥
1年4个月前 IP:四川
923269

虽然我小时候也是学电子的,还是感觉跟作者不是一个专业,一堆话看不懂,有点像到了水泊梁山的感觉。

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zywzyw5
1年4个月前 IP:辽宁
923275

有意思,感谢分享。走替代料不通知研发,那他们有能力选型?

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xa87
1年4个月前 IP:上海
923281

我感觉电流保护设计的容量太小了,一个PC设计的有点不严谨。

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amo
1年4个月前 IP:广东
923312
引用虎哥发表于1楼的内容
虽然我小时候也是学电子的,还是感觉跟作者不是一个专业,一堆话看不懂,有点像到了水泊梁山的感觉。

感觉写得很流畅、无盲点啊

语言是沟通的艺术……“GG”,不打游戏的,大概也能根据上下文知道是“完蛋了/挂了”的意思;“掉沟”明显是电压跌落波形的生动描述;至于英文缩写,都是行业常用的。


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amo
1年4个月前 IP:广东
923313
引用zywzyw5发表于2楼的内容
有意思,感谢分享。走替代料不通知研发,那他们有能力选型?

电子行业标准化程度高,换料是很正常的事情,很多公司采购都能直接通知产线换料。

电阻、电感、电容这些不必说;MCU有很多是引脚、代码兼容的;内存、Flash等计算机通用料更是看封装一样就敢随便换上去试一试


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warmonkey
1年4个月前 修改于 1年4个月前 IP:广东
923328
引用amo发表于5楼的内容
电子行业标准化程度高,换料是很正常的事情,很多公司采购都能直接通知产线换料。电阻、电感、电容这些不必...

你们胆子还真是大啊,真是无知者无畏。


替换料涉及管理问题,技术不一定困难,管理成本才是决定因素。因为工程师的时间是有限的,个人作坊除外。公司以小量多样产品为主,需要稳定的供应链最小化管理成本,理想情况是调取存档资料即可生产。大量出货的产品,导入替换料有较大经济价值,可以雇更多人进行评估。

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大仙
1年4个月前 IP:江苏
923335
引用warmonkey发表于6楼的内容
你们胆子还真是大啊,真是无知者无畏。

估计是做便宜产品的,汽车、军工这种高要求行业,厂家不能随便换的。

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amo
1年4个月前 IP:广东
923342
引用大仙发表于7楼的内容
估计是做便宜产品的,汽车、军工这种高要求行业,厂家不能随便换的。

用词不当,可以说“技术性能要求不高”不能说“便宜”……

一台低档汽车几万块能买到,集采U盘一个5千。

以前还给别人定制过一种定时器+继电器+风扇+消毒(多种常用消毒方式组合)的玩意,我收不到800一套,客户卖18K。这种就是典型的可以随便换的。单片机,只要是51内核引脚兼容的基本都能焊上去;稳压,9V供电出5V,电流不到70mA,只要是个7805就能焊 sticker

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想家的地球作者
1年4个月前 IP:江苏
923458
引用zywzyw5发表于2楼的内容
有意思,感谢分享。走替代料不通知研发,那他们有能力选型?

公司物料库里面有些物料类型是有替代组和规格组两种替代类型;

这两颗物料在物料库里面是替代组,所以生管直接走替代料换料上线生产了

规格组物料导入就需要研发测试输出意见后才决定是否导入;


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想家的地球作者
1年4个月前 IP:江苏
923459
引用虎哥发表于1楼的内容
虽然我小时候也是学电子的,还是感觉跟作者不是一个专业,一堆话看不懂,有点像到了水泊梁山的感觉。

哈哈,我主要做X86硬件设计,主要是工业电脑这块;


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想家的地球作者
1年4个月前 修改于 1年4个月前 IP:江苏
923460
引用xa87发表于3楼的内容
我感觉电流保护设计的容量太小了,一个PC设计的有点不严谨。

不小哇,实际需要的电流是6A,OCP是按照1.5倍设计的;

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warmonkey
1年4个月前 IP:广东
923476

根据楼主上传的波形图分析,问题应该是这个替代的开关没有in-rush current limit。电压上升时间新物料是150us,原物料是2500us。

现在比较好的USB load switch都有in-rush current limit功能,可保安全,不会拖垮电源。


以前做机械臂也发现过类似问题,直流电机驱动自带大电容,直接上电冲击电流大,有可能导致电源适配器保护,或者MCU开机自检失败。板上已有MOS作为电机电源开关,我通过增大栅极电阻限制住in-rush current。

使用高频电流探头测定实际的电源电压波形和in-rush current电流波形,以保证:

1 开机瞬间电流小于适配器最大允许电流;

2 启动瞬间的电压跌落在系统工作电压范围内;

3 MOS承受的电压电流在SOA之内(DPOPWR选件功能);

测试设备:Tek MSO5054 TCPA300 TCP312A

210407_210851.png

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想家的地球作者
1年3个月前 IP:江苏
923758
引用warmonkey发表于12楼的内容
根据楼主上传的波形图分析,问题应该是这个替代的开关没有in-rush current limit。电...

是的哦,替代料没有Soft Start功能

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