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工业通信设备主板3.3V性能之剖析

供稿:中国工控网 2016/4/5 9:35:25

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  • 关键词: 工业通信 DC3.3V 主板
  • 摘要:DC3.3V是工业通信设备主板的主电压,其重要性不言而喻,它的好坏将直接影响设备的通讯性能。本人在公司从事设备维修、调试等工作,工作中常遇到一些与主板3.3V有关的故障问题,这里作一总结愿与工控网友分享。

  众所周知,DC3.3V是工业通信设备主板的主电压,其重要性不言而喻,它的好坏将直接响设备的通讯性能。本人在公司从事设备维修、调试等工作,工作中常遇到一些与主板3.3V有关的故障问题,这里作一总结愿与工控网友分享。


1. 电源线过细造成主板3.3V偏低进而死机

  想想那还是公司成立之初的事情,公司新推出一款工业以太网交换机,一段时间后陆续有设备返修,现场故障现象都是“死机”。刚开始时这事情并未引起重视,也未查出设备死机缘故,想想我们的电脑也经常死机呀,另外按当时的测试方法对这些返修设备进行检测,结果正常,于是这些设备又原样返回客户。但之后还是陆续有这款交换机因死机而返修,公司开始重视,经检测发现这些设备主板3.3V普遍偏低,有的甚至3V以下!造成3.3V偏低的原因是开关电源至主板3.3V接线过细,当负荷电流较大时过细的DC3.3V电源线承载不了而造成设备死机。当时设备出厂前在调试和质检阶段端口用的较少(一次顶多3个),电源负荷电流不大,上述问题难以发现,而在客户端光口和电口往往会全都用上,电源满负荷运行电流很大,死机问题就必然发生了。故障原因一经查出,公司上下很是震惊,已经出厂一千多台这种设备,这些设备都存在质量隐患而会陆续返修。其实工控人都有这个常识:电压越低、电流越大,导线截面积要求越大,只能说这是一起严重质量事故,公司为此做了如下三件事:

(1)对所有设备的电源线规范化,从电源线的选型乃至电源线在设备内的走向;

(2)改善设备调试和检测方法,用VLAN把所有端口都连上进行一次性测试;

(3)对已出厂的这些设备能召回的就召回,进行返回处理。


2. 开关电源标配输出致使主板3.3V偏低进而造成设备通讯不良如丢包或频繁死机


  开关电源出厂时其标配空载输出是3.30V,负载后开关电源输出会下降一些,比如我司采用的开关电源ZWS30-3/J,负载后输出一般在3.25V左右,这个电平很危险,因为客户那里常常是所有端口都用上,开关电源满负荷运行其输出还会进一步下降,其后果可能是设备通讯不良(丢包)、频繁重启甚至会死机。事实也的确如此,有不少返修设备就属这种情况,处理措施也很简单:将主板3.3V调高一些如3.30V、3.35V、3.40V等即可,公司后期也有明文规定:在设备制造过程的某个环节对主板3.3V进行测试和必要的调节。


3. DC3.3V设计余量不够致使设备使用中无法开机

  一次客户投诉:他购买的一款带有24个电口的交换机在连接到22个电口时设备出现死机,现场着急使用请速处理,客服人员将设备从现场带回公司,设备处理完毕再迅速送往客户现场。

  这是一款DC24V供电设备,外部供电DC24V给电源板,DC24V电源板再给主板提供DC3.3V电源,按公司规定的测试方法对该设备进行测试,设备是没有问题的,可是客户端确实出现问题了!这是为何?一个很可能的原因就是客户端使用的网线很长,需要的电流更大,DC24V电源板供给不足从而造成设备死机。解决这个问题的一种方法就是想办法提高DC24V电源板的输出,遗憾的是DC24V供电设备不像AC220V供电设备那样使用开关电源,众所周知,开关电源输出端有个调节阀,通过它可以方便地调节开关电源的输出。好在天无绝人之路,之前就这个问题曾与公司某个电源专家讨论过,他建议可以考虑将DC24V电源板上的六孔磁珠去掉,用粗线短接。确实,主板3.3V输入端有六孔磁珠滤波,电源板上是否有六孔磁珠滤波就不那么重要了,经再三琢磨,决心将电源板上六孔磁珠去掉,用粗线短接!成了,主板3.3V提高了0.02V,可就是这0.02V的提高解决了这款交换机的隐患,由此公司后续生产的设备都采用了这个方法。


4. DC3.3V电源线连接不良造成设备多次复位重启


  以下是一位客户投诉邮件中的内容:

王工,您好:

  最近在使用贵公司的SICOM2024M交换机时,发现该交换机多次出现自动复位重启现象,该现象在两周之前已经给您反馈过,当时只出现过两次。这周又尝试去复现,发现当网络中的流量增大(主要是arp包的数量增多),复现概率增高,最近两天连续出现了五六次。附件是交换机复位重启串口打印出的信息、Syslog服务器记录的交换机热重启信息,以及在网络中PC机上的抓包情况,请查收。另外,是否还有其他好的办法能帮助定位分析的,我这边也配合收集,谢谢!


 

  以下是我司接到投诉后采取相关措施的邮件描述:

内部进行了复现,没有复现问题。

客服凌帅已经到现场收集信息,菱帅到现场后,在前天凌晨出现过一次问题,但是目前还没有收集到足够的信息。

现场的复现概率也很低,且出现问题时无任何异常信息,已经让凌帅将现场的snmp访问频率从10秒一次增加到3秒一次,看能否加快复现频率。

另外让凌帅将现场的snmp访问抓一下,

客户说是arp报文增多复现概率大,但是我们测试用arp报文未复现该问题。

必要时arp报文也需要抓一下。


  最后设备到了我这,经检测发现主板3.3V偏低为3.21V,这个电平相当危险,足以造成设备自动复位重启!再量开关电源输出已定量为3.60V没有问题,那是什么原因造成主板3.3V偏低呢?DC3.3V电源线主板端子处连接不良所致!经查DC3.3V电源线主板端子处连接时压接螺丝未充分拧紧,当设备负荷较大时出现开关电源供给不足从而造成设备自动复位重启,这也应验了客户的投诉,众所周知,电连接好坏是与导线接触面积和压强有关的。(公司后期对这种电连接也做了相关的改进)



5. DC3.3V制造余量不够致使设备重启

  一次客户投诉:设备在ping大包时会重启。设备到我这经检测,主板3.3V为3.34V,这也不低啊!那是为何?这台设备具有16个百兆电口、8个百兆光口和2个千兆光口,众所周知,光口的静态电流尤其是动态电流要比电口大很多,这无形中对开关电源有了更多的要求,制造这类设备时就要为主板3.3V提够足够的余量以防不测。(这台设备主板3.3V调高到3.42V)


  综上所述,主板3.3V性能好坏对工业通信设备举足轻重,在研发设计时就要对客户留有充分余量,在制造调试时也要为客户量身定做留有足够余量,我们的售后维修也要多多考虑。


备注:本文为gongkong用户:xym050506 原创文章,未经作者本人或中国工控网授权,禁止转载!

审核编辑(王静)
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