SMC 850ST gigabit switch高頻聲維修

phuang3

這台switch是十幾年前學生時期買的，當時gigabit switch還不是很多，尤其這台還支援9K Jumbo frame，在當時的PCI 33Mhz 1000M網卡時期，網路芳鄰還能跑到100MB/sec左右，堪稱是不錯的產品。




其實這台我已經好久沒用了，最近因為需要所以又拿了出來。用了幾個月後某天晚上夜深人靜時，發現它會發出一種高頻的聲音，仔細聽還不小聲，但是因為放在客廳的關係所以一直沒注意到。拆開後果然是電感發出的聲音，而且是下方那顆電感所致，上方那顆不會...



仔細看，switching ic是AP2001，是一顆兩通道的電源IC。板子上電容我已經換成固態電容可是情況依舊，後來連電感都拔下來塗上厚厚的一層快乾也沒效。有時候用手去撥動電感會改變聲音的頻率，因此又跑去長明街買了幾種電感回家測試。換了電感不但聲音沒變小，反而更大聲，最後只好乖乖的換回原電感。




上網查了一下，發現有很多種原因造成電感震盪，絕大多數都是說電感磁飽和，要換好一點的電感。記得這台switch以前並沒有這個情形，難道是某零件老化所致? 想不出來只好下載datasheet來研究一番。以下是AP2001的針腳。




這是原廠的application note，也是這次能修復的原因之一。要注意application note有兩個版本，一個有細部圖(ANP004)，一個細部圖放大根本看不清楚(ANP007)，要下載ANP004的版本才行。在下圖中，回授部分(黃色框框)跟實機有很大的差異，ANP004的版本R15是4.3K而C4是0.01uf，而實機上是33K與330pf，令人百思不得其解。我聽說FB腳通常要引一定比例的負回授訊號(透過R15與C4)，量的多寡會影響out腳空佔比輸出，然而這跟線路的穩定性也有很大關係。





下面是各個接腳示波器截圖。

EA+ 訊號來自後端3.3V經由電阻分壓而來，因為震盪關係3.3V電源呈現鋸齒波，於是就跟著跑到EA+來



EA- 訊號



OUT訊號 ZOOM IN後看起來正常，但是ZOOM OUT後就知道震盪發生在哪裡了。



OUT訊號ZOOM OUT後可以看出有間歇性的震盪現象，這可能是電感產生音頻範圍噪音的因素



我決定先將330pf電容換下，改成1000pf。測試後發現1000pf有改善，上電後就沒有噪音了! 不放心，又接上電子負載加大電流，結果發現只要超過400ma就開始震盪。最後乾脆按照原廠的規格，直接換上一顆10nf的銀膜電容試試，沒想到竟然就解決了! 即使多負載了700ma仍然OK。







對照之前的訊號，下面是正常情況時OUT訊號的波型，沒有間歇性的震盪，終於根治了這個麻煩問題!


EA- 正常時







補充內容 (2016-1-3 09:21 AM):
我發現標題打錯了，是SMC 8505T，不知為何眼花...

ham

高手! 說得很清楚，我聽得很模糊~路過~  

SIMON1016

反覆比對電路圖以及實物照片1 和 改0.01nF實物照片
你將改0.01nF 位置 應該是 IC PIN_12 / FB2
而且該位置電容直接PIN_12/13(EA2-)  沒有串電阻

夜深囉 我眼睛有點花  搞不好是我看錯了

EA- 訊號  不大對  PIN_16  Ref / PIN_9 Vcc 沒電容嗎?

http://www.diodes.com/_files/dat ... ive_data/AP2001.pdf

phuang3

SIMON1016 發表於 2016-1-3 02:42 AM
反覆比對電路圖以及實物照片1 和 改0.01nF實物照片
你將改0.01nF 位置 應該是 IC PIN_12 / FB2
而且該位置 ...

你好，

0.01uf是C15位置，確認是有串電阻的，是透過via到背後去串一顆333 SMD電阻。REF與PIN9有bypass電容，都是很小顆的MLCC。另外，我發現EA-這邊只要示波器探棒一碰觸，震盪就會立即消失，所以我沒有貼故障時的波型。因為這樣，EA-併一顆9M的電阻下地也許可以解決問題吧? 我沒試

draculaxx

phuang3 發表於 2016-1-3 07:44 AM
你好，

是有串電阻的，是透過via到背後去串一顆333 SMD電阻。REF與PIN9有bypass電容，都是很小顆的MLCC ...

示波器探棒一碰觸，震盪就會立即消失???

這種情況大多是沒有用X10檔。。。。。固定使用這個X10檔比固定使用X1檔來得有很多好處。

phuang3

draculaxx 發表於 2016-1-3 07:47 AM
示波器探棒一碰觸，震盪就會立即消失???

這種情況大多是沒有用X10檔。。。。。固定使用這個X10檔比固定 ...

有確定是10X沒錯，我幾乎不用1X的。這邊似乎很敏感，才一點點負載就有影響。我也是外行，希望能有高手可以解釋試一下這種情況，還有為何好好的電路突然變成震盪?

phuang3

不好意思! 經simon大提醒，我發現文中有誤，經確認最後的DS004.BMP是EA+正常時波型，並非標示的EA-

SIMON1016

phuang3 發表於 2016-1-3 06:44 AM
你好，

0.01uf是C15位置，確認是有串電阻的，是透過via到背後去串一顆333 SMD電阻。REF與PIN9有bypass電 ...

...EA-這邊只要示波器探棒一碰觸，震盪就會立即消失...

參閱內部方塊圖,, EA- (或EA2-) 是誤差放大器的負輸入, 有兩個信號接入
一個是FB(誤差放大器輸出) 經過負回授電容(你修改的那個) 引入
另個就是PIN16/Vref 經過兩個33K分壓引入
EA- 是電壓比較基準點儘量不該有漣波之類雜訊引入

除了9M電阻之外,示波器探棒帶有[數十PF  電容]接GND  
這個等效電容它吃濾掉EA- 上的漣波雜訊，震盪就會立即消失...
但不要想說直接在EA- 接電容到GND  這樣會使動態負載穩壓效果反應變慢
應該是在PIN16/Vref 上的電容下功夫
(FB2 與 EA2-  上的 RC 我就不糾結了  雖然我還是堅持己見  我真是個混蛋=.=)


我真是個糾結的混蛋=.=

phuang3

SIMON1016 發表於 2016-1-3 10:31 AM
...EA-這邊只要示波器探棒一碰觸，震盪就會立即消失...

參閱內部方塊圖,, EA- (或EA2-) 是誤差放大器的 ...

我檢查過，這邊的線路跟圖一致，只是layout有點複雜，有些線路透過via跑到背面再跑回來，導致查修有點麻煩。您說的方法小弟可能沒時間去驗證了，現在只祈求沒事就好，家裡沒網路會被念很久的。Feedback的RC似乎不同廠家的數值差異很大，有些是要求R要20k以上，C不能超過500pf。

phuang3

找到了datasheet中的範例，就跟實機的零件數值差不多。在圖中Buck部分，FB串了500pf(實機是330pf)輸入EA-，然後VREF經過兩顆33k電阻分壓成一半輸入EA-。為何增加了電容就會解決震盪? 這邊的500pf算是訊號交連，增加容值似乎只是降低低頻的截止點罷了。VREF即使bypass電容失效應該也不至於引發震盪，況且這張圖的VREF也沒有加上bypass電容，很奇怪...





這張是從application note的範例，回授部分的RC值跟上一張差異頗大