MOSFET 고장은 멀티미터 한 번으로 안 잡힌다 — 단락·게이트·하이로우 구분

노트북 메인보드나 전원 보드를 점검하다 보면 전원 라인이 GND와 붙어 있거나, 특정 전압이 아예 나오지 않는 상황이 생깁니다. 이때 의심해 볼 부품 가운데 하나가 파워 MOSFET입니다. 그런데 MOSFET은 저항이나 다이오드처럼 한 번의 측정으로 판정하기 어렵고, 보드 위에 붙은 상태에서는 주변 부품 때문에 값이 헷갈리게 나옵니다.

이 글은 멀티미터 하나로 N채널 파워 MOSFET의 단락·개방·게이트 불량을 가려내는 순서를 정리한 것입니다. 부품을 떼어낸 상태에서의 단독 판별, 보드 위에서의 1차 판별, 그리고 노트북 VRM처럼 하이 사이드와 로우 사이드가 짝을 이루는 회로에서 어느 쪽이 문제인지 좁혀 가는 방법까지 다룹니다.

이 글에는 직접 만든 그림 두 개를 함께 넣었습니다. 하나는 탈거한 MOSFET의 게이트를 멀티미터로 충전해 D-S를 재는 4단계에서, 멀티미터 다이오드 모드의 개방 전압이 MOSFET의 문턱 전압보다 낮으면 정상 부품도 OL로 나오는 조건을 ngspice로 시뮬레이션한 결과입니다. 다른 하나는 노트북 VRM처럼 MOSFET이 하이 사이드와 로우 사이드로 짝을 이룬 2상 회로를 전원 없이 다이오드 모드로 잴 때, 어느 쪽이 단락됐느냐에 따라 측정값이 어떻게 달라지는지 시뮬레이션한 표입니다. 가정한 조건은 각 그림 설명에 모두 적었습니다.

측정 전 안전 수칙과 준비물

MOSFET 측정은 반드시 전원이 완전히 빠진 상태에서 합니다. 통전 상태에서 저항이나 다이오드 모드로 재면 측정값이 의미가 없을 뿐 아니라 멀티미터와 보드 모두 손상될 수 있습니다.

• 노트북은 어댑터를 빼고 내장 배터리 커넥터까지 분리합니다. 배터리가 연결된 상태에서는 전원 버튼을 누르지 않아도 일부 회로에 전압이 살아 있습니다.
• 배터리 팩은 단락 시 큰 전류가 흐르고 발열·발화 위험이 있으므로, 금속 공구가 셀 단자나 커넥터에 닿지 않게 주의합니다. 부풀었거나 손상된 배터리는 연결하지 않습니다.
• SMPS나 가전 전원 보드는 1차측 평활 커패시터에 전원을 뽑은 뒤에도 높은 전압이 남아 있을 수 있습니다. 적절한 저항으로 방전한 뒤 멀티미터 전압 모드로 잔류 전압을 확인하고 작업합니다.
• MOSFET 게이트는 정전기에 약합니다. 탈거한 부품을 다룰 때는 정전기 방지 손목띠나 매트를 사용합니다.

준비물은 다이오드 모드와 도통 부저가 있는 디지털 멀티미터, 해당 부품의 데이터시트(또는 회로도·보드뷰), 가는 측정 팁 정도면 충분합니다. 데이터시트는 핀 배치와 바디 다이오드 순방향 전압(VSD), 게이트 문턱 전압(VGS(th))을 확인하는 데 필요합니다.

MOSFET 구조를 알면 측정값이 읽힌다

N채널 파워 MOSFET은 게이트(G), 드레인(D), 소스(S) 세 단자로 이루어져 있습니다. 측정할 때 기억할 핵심은 세 가지입니다.

• 게이트는 절연되어 있다. 게이트와 나머지 단자 사이는 얇은 산화막으로 절연되어 있어 정상이라면 G-S, G-D 사이에 도통이 없어야 합니다.
• 바디 다이오드가 있다. 일반적인 파워 MOSFET은 구조상 소스에서 드레인 방향으로 기생 다이오드가 존재합니다. 그래서 N채널 기준으로 다이오드 모드에서 빨간 리드를 S, 검은 리드를 D에 대면 다이오드 순방향 값이 읽히고, 반대로 대면 OL(개방)이 나옵니다.
• 게이트는 전하를 저장한다. 게이트는 작은 커패시터처럼 동작해서, 한 번 전압이 걸리면 방전 경로가 없는 한 한동안 채널이 켜진 상태로 남을 수 있습니다. 측정 전에 게이트를 방전하는 이유가 여기에 있습니다.

P채널 MOSFET은 극성이 반대이므로 바디 다이오드 방향과 게이트 충전 극성도 반대로 생각하면 됩니다. 핀 배치는 패키지와 제조사마다 다르므로 반드시 데이터시트로 확인합니다. 특히 노트북에 많이 쓰이는 소형 패키지는 여러 핀이 같은 단자로 묶여 있으니 어느 핀이 S이고 D인지 먼저 표시해 두는 것이 좋습니다.

탈거 상태에서 N채널 MOSFET 판별 순서

부품을 보드에서 떼어낸 상태에서 재야 주변 부품의 영향 없이 판정할 수 있습니다. 다음 순서로 진행합니다.

• 1. 게이트 방전: 핀셋이나 손가락으로 세 핀을 잠시 함께 단락시켜 게이트에 남은 전하를 없앱니다.
• 2. 게이트 절연 확인: 다이오드 모드 또는 저항 모드로 G-S, G-D를 양방향으로 잽니다. 정상이라면 모두 OL이어야 합니다. 여기서 도통이 나오면 게이트 산화막이 파괴된 것으로 보고 불량 판정합니다.
• 3. 바디 다이오드 확인: 빨간 리드를 S, 검은 리드를 D에 대면 다이오드 순방향 전압이 읽혀야 하고, 리드를 바꾸면 OL이어야 합니다. 데이터시트의 VSD는 큰 전류에서 정한 값이라(예: Vishay IRF540은 28A에서 최대 2.5V, AOS AO3400A는 1A에서 전형 0.7V·최대 1V) 1mA 안팎으로 재는 멀티미터 값과 그대로 비교할 수 없고, 멀티미터에서는 그보다 낮게 읽힙니다. 아래 VRM 시뮬레이션에 쓴 AO3400A 전형값 기준 모델은 1mA에서 0.523V였습니다(직접 계산). 그래서 숫자 자체보다 같은 품번의 정상 부품과 비교하는 편이 낫습니다. 다이오드 모드가 어떤 전류로 재는지는 멀티미터 다이오드 모드 시뮬레이션 글에서 다뤘습니다.
• 4. 게이트 충전 테스트: 빨간 리드를 G, 검은 리드를 S에 잠깐 대서 게이트를 충전합니다. 그다음 빨간 리드를 D, 검은 리드를 S에 대면 채널이 켜져 낮은 값이 읽혀야 합니다. 단, 멀티미터의 개방 전압이 그 MOSFET의 문턱 전압보다 충분히 높을 때 이야기입니다(아래 직접 시뮬레이션 참고).
• 5. 게이트 방전 후 재확인: 다시 세 핀을 단락해 게이트를 방전하고 D(빨강)-S(검정)를 재면 OL로 돌아와야 합니다.

4단계에서 채널이 켜지지 않았다고 바로 불량으로 판정하지는 않습니다. 멀티미터 다이오드 모드의 개방 전압은 기종마다 다르고, 그 값이 해당 MOSFET의 VGS(th)보다 낮으면 게이트가 충분히 켜지지 않습니다. 이럴 때는 전류 제한을 건 외부 전원으로 데이터시트의 VGS 정격 이내 전압을 게이트에 걸어 확인하거나, 같은 모델의 정상 부품과 비교합니다. VGS 최대 정격을 넘는 전압을 게이트에 걸면 정상 부품도 망가지므로 정격은 반드시 확인합니다.

직접 시뮬레이션: 멀티미터 개방 전압이 문턱 전압보다 낮으면 생기는 일

4단계에서 게이트에 걸리는 전압은 멀티미터 다이오드 모드의 개방 전압을 넘지 못합니다. 멀티미터가 게이트를 충전할 수 있는 한계가 곧 그 개방 전압이기 때문입니다. 그래서 개방 전압과 MOSFET의 문턱 전압 VGS(th) 가운데 어느 쪽이 높으냐에 따라, 같은 정상 부품도 0.000으로 나오기도 하고 OL로 나오기도 합니다. 이 관계를 문턱 전압이 다른 세 품번으로 ngspice에서 직접 시뮬레이션했습니다.

가정은 다음과 같습니다. 멀티미터 다이오드 모드는 시험 전류 1mA의 정전류원이고, 양단 전압이 개방 전압에 닿으면 더 올라가지 않는다고 보았습니다(화면에는 OL). 개방 전압은 기종마다 다르므로 x축에서 0.5V부터 4.5V까지 바꿔 보았고, 게이트는 그 개방 전압까지 충전된 뒤 빠져나가는 전하가 없다고 가정했습니다(탈거 상태). MOSFET은 데이터시트 값에 맞춘 근사식으로 넣었습니다. AOS AO3400A 데이터시트(Rev 3.1)의 VGS(th)는 최소 0.65V, 전형 1.05V, 최대 1.45V이고, Vishay IRLZ44(Doc 91328 Rev. D)는 1~2V, Vishay IRF540(Doc 91021 Rev. C)은 2~4V입니다. 세 데이터시트 모두 VGS(th)를 ‘VDS = VGS, ID = 250µA’에서 정의하므로 모델도 이 조건에서 250µA가 흐르도록 맞췄습니다. Vishay 두 품번은 전형값이 없어 최소와 최대의 중간을 ‘중간값’으로 가정했습니다. 채널의 세기는 데이터시트 RDS(on) 최대값(AO3400A 4.5V에서 32mΩ, IRLZ44 5V에서 28mΩ, IRF540 10V에서 77mΩ)에 맞췄고, 문턱 아래의 전류 기울기는 n = 1.5로 가정했습니다.

D-S가 0.1V 아래로 떨어지는 개방 전압(직접 시뮬레이션)	문턱 최소 부품	문턱 중간 부품	문턱 최대 부품
AO3400A (데이터시트 VGS(th) 0.65~1.45V)	0.71V	1.11V	1.51V
IRLZ44 (데이터시트 VGS(th) 1~2V)	1.06V	1.56V	2.06V
IRF540 (데이터시트 VGS(th) 2~4V)	2.07V	3.07V	4.07V

직접 시뮬레이션 결과, D-S 화면 값이 OL에서 0.1V 아래로 떨어지는 개방 전압은 데이터시트 VGS(th)보다 0.06~0.07V 높은 자리였습니다. 데이터시트가 문턱을 250µA에서 정의하고, 멀티미터는 그보다 조금 큰 1mA를 흘리기 때문입니다. 실용적으로는 ‘멀티미터 개방 전압이 데이터시트 VGS(th) 최대값보다 높아야 어떤 개체든 켤 수 있다’고 보면 됩니다.

개방 전압을 3.0V로 가정하면 AO3400A와 IRLZ44는 문턱이 최대인 개체까지 모두 켜져 D-S가 0.11mV 이하, 즉 화면에 0.000으로 나왔습니다. 같은 3.0V에서 IRF540은 문턱이 최소인 개체만 0.000(실제 0.59mV)로 켜졌고, 중간·최대 개체는 OL이었습니다. 개방 전압이 2.0V이면 IRLZ44 가운데 문턱이 최대인 개체가 OL이 되고 IRF540은 세 경우 모두 OL이었으며, 1.5V이면 IRLZ44 중간 개체도 OL로 나왔고, AO3400A도 문턱이 최대인 개체는 1.483V로 개방 전압에 거의 붙어 OL과 구분하기 어려웠습니다. IRF540은 VGS(th) 최대가 4V라서, 개방 전압이 이보다 낮은 멀티미터로는 멀쩡한 부품도 ‘게이트 충전 후 D-S 도통 안 됨’으로 나올 수 있습니다.

이 결과를 진단에 쓰는 방법은 다음과 같습니다.

• 먼저 내 멀티미터의 개방 전압을 알아 둡니다. 다른 멀티미터를 DC 전압 모드로 두고, 다이오드 모드로 켠 멀티미터의 두 리드 사이 전압을 재면 됩니다. 이 값이 교체하려는 MOSFET의 데이터시트 VGS(th) 최대값보다 낮으면, 4단계의 OL은 불량의 근거가 되지 못합니다.
• 문턱이 높은 부품은 외부 전원으로 게이트를 켜서 확인합니다. 이때 거는 전압은 데이터시트 VGS 최대 정격보다 충분히 낮게 잡습니다. 같은 문서들에서 VGS 최대 정격은 AO3400A ±12V, IRLZ44 ±10V, IRF540 ±20V로 품번마다 다르니, 습관처럼 같은 전압을 걸지 말고 매번 확인합니다.
• 게이트 충전은 리드를 잠깐 대는 것으로 충분합니다. 1mA로 데이터시트의 게이트 전하 Qg만큼을 채우는 시간을 직접 계산하면 AO3400A 6µs(4.5V 기준 전형 6nC), IRLZ44 66µs(5V 기준 최대 66nC), IRF540 72µs(10V 기준 최대 72nC)입니다. 리드를 오래 대고 있어도 개방 전압 이상으로는 올라가지 않습니다.
• 보드 위에서 이 테스트가 잘 안 되는 이유도 같은 계산으로 보입니다. 게이트와 소스 사이에 풀다운 저항이 있으면 리드를 떼는 순간부터 게이트 전하가 빠집니다. 데이터시트 입력 용량 Ciss를 게이트 용량으로 보고, 3.0V로 충전한 게이트가 VGS(th) 최솟값까지 떨어지는 시간을 직접 계산하면 풀다운 100kΩ에서 AO3400A 96.4µs, IRLZ44 363µs, IRF540 68.9µs였습니다. 풀다운 값은 가정이고, Ciss는 데이터시트에서 드레인 전압을 걸어 둔 조건의 값이라 실제 시간은 이보다 길 수 있지만, 리드를 G에서 D로 옮기는 동안 게이트가 그대로 남아 있기를 기대하기는 어렵습니다.

이 모델은 데이터시트의 문턱 전압 정의와 온저항 최대값 두 가지에만 맞춘 근사식이라 실제 부품의 전류 곡선과는 다릅니다. 온저항을 모두 채널 저항으로 보았으므로 켜진 상태의 µV·mV 값은 크기만 보는 용도이고, 분해능이 1mV인 멀티미터라면 이 정도 값은 0.000으로 표시됩니다. 또 실제 멀티미터는 개방 전압 근처에서 전류가 줄어드는 모양이 기종마다 다르고, 탈거한 부품도 손이나 작업대에 닿으면 게이트 전하가 빠질 수 있습니다. 그림은 ‘개방 전압과 문턱 전압의 관계’를 보는 용도로 쓰시기 바랍니다. 시뮬레이션에 쓴 넷리스트는 아래와 같습니다.

* 탈거한 N채널 MOSFET 게이트 충전 테스트(본문 4단계): 멀티미터 다이오드 모드로 G(빨강)-S(검정)를 충전해 게이트가 개방 전압 Voc까지 올라간 뒤,
* 같은 멀티미터로 D(빨강)-S(검정)를 잴 때의 화면 값. x축 = 멀티미터 다이오드 모드 개방 전압 Voc(가정, 0.5~4.5V로 바꿔 봄)
* 멀티미터(가정): 시험 전류 1mA 정전류, 양단 전압이 Voc에 가까워지면 전류가 0으로 줄어듦(Voc에서 멈춤 = OL)
* MOSFET 채널(가정): EKV 형태 근사식 Id = Is*(F((Vgs-Vt)/(n*Ut)) - F((Vgs-Vt-n*Vds)/(n*Ut))), F(x)=ln^2(1+e^(x/2)), Is=2*n*b*Ut^2, n=1.5
*   Vt와 b는 calc.py에서 데이터시트 VGS(th) 정의(VDS=VGS, ID=250uA)와 RDS(on) 최대값에 맞춘 값
*   AO3400A: AOS Rev 3.1(2023) VGS(th) 0.65/1.05/1.45V, RDS(on) [email protected]
*   IRLZ44 : Vishay 91328 Rev.D(2021) VGS(th) 1.0~2.0V(중간 1.5V는 가정), RDS(on) 28mohm@5V
*   IRF540 : Vishay 91021 Rev.C(2021) VGS(th) 2.0~4.0V(중간 3.0V는 가정), RDS(on) 77mohm@10V
* 게이트 누설과 측정 사이의 게이트 전하 손실은 0으로 가정(탈거 상태, 게이트 방전 경로 없음)
.param b_AO3400A=9.5046 vt_AO3400A_lo=0.81206 vt_AO3400A_mid=1.21206 vt_AO3400A_hi=1.61206
.param b_IRLZ44=10.715 vt_IRLZ44_lo=1.16694 vt_IRLZ44_mid=1.66694 vt_IRLZ44_hi=2.16694
.param b_IRF540=1.8805 vt_IRF540_lo=2.09390 vt_IRF540_mid=3.09390 vt_IRF540_hi=4.09390
.model DBODY D(IS=1.471e-12 N=1)
.func ID(vg,vd,vt,b) {3*b*0.025693*0.025693*(pow(ln(1+exp((vg-vt)/0.0770790)),2)-pow(ln(1+exp((vg-vt-1.5*vd)/0.0770790)),2))}
.func IM(vx) {1m*min(1,max(0,(v(voc)-vx)/0.02))}
Vvoc voc 0 DC 3
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Bc_AO3400A_mid d_AO3400A_mid 0 I = ID(v(voc),v(d_AO3400A_mid),{vt_AO3400A_mid},{b_AO3400A})
Db_AO3400A_mid 0 d_AO3400A_mid DBODY
Bm_AO3400A_hi 0 d_AO3400A_hi I = IM(v(d_AO3400A_hi))
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Db_AO3400A_hi 0 d_AO3400A_hi DBODY
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Db_IRLZ44_lo 0 d_IRLZ44_lo DBODY
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Db_IRF540_hi 0 d_IRF540_hi DBODY
* 데이터시트 VGS(th) 시험 조건(VDS=VGS)에서의 드레인 전류(문턱 중간 부품): 250uA(데이터시트 정의)와 1mA(멀티미터) 비교용
Bt_AO3400A t_AO3400A 0 V = ID(v(voc),v(voc),{vt_AO3400A_mid},{b_AO3400A})
Bt_IRLZ44 t_IRLZ44 0 V = ID(v(voc),v(voc),{vt_IRLZ44_mid},{b_IRLZ44})
Bt_IRF540 t_IRF540 0 V = ID(v(voc),v(voc),{vt_IRF540_mid},{b_IRF540})
.dc Vvoc 0.5 4.5 0.005
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.meas dc vg1m_AO3400A WHEN v(t_AO3400A)=1m CROSS=1
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.meas dc vg1m_IRF540 WHEN v(t_IRF540)=1m CROSS=1

측정 결과별 판정 기준

위 순서로 얻은 결과는 다음 표처럼 정리할 수 있습니다. 탈거 상태 기준이라는 점을 기억해야 합니다.

측정 결과	판정	비고
D-S 양방향 모두 0Ω 근처	채널 단락, 불량	과전류·과열 후 나타날 수 있음
G-S 또는 G-D 도통	게이트 파괴, 불량	D-S 단락과 동반되기도 함
바디 다이오드 양방향 OL	내부 개방, 불량	과전류로 내부 연결이 끊긴 경우
게이트 충전 후 D-S 도통 안 됨	의심	멀티미터 개방 전압과 데이터시트 VGS(th) 최대값부터 비교
게이트 방전 후에도 D-S 도통 유지	의심	방전을 다시 하고 재측정
모든 항목 정상	정상 가능성 높음	부하 상태 불량은 멀티미터로 못 잡음

마지막 줄이 중요합니다. 멀티미터는 아주 작은 전류로 측정하기 때문에, 큰 전류가 흐를 때만 드러나는 불량(온저항 증가, 고온에서의 누설 등)은 찾아내지 못합니다. 멀티미터 기준으로 정상인데도 해당 회로가 발열하거나 전압이 처진다면 열화상 점검이나 동일 부품 교체 후 비교로 확인해야 합니다.

보드 위에서 측정할 때 주의할 점

실무에서는 일단 보드 위에서 1차로 재 보고, 의심이 가면 떼어내서 확정하는 순서로 진행하면 효율적입니다. 보드 위 측정에서는 다음을 염두에 둡니다.

• MOSFET과 병렬로 연결된 커패시터, 저항, 다른 부품의 영향으로 값이 섞여 나옵니다. 특히 대용량 커패시터가 붙은 라인은 도통 부저가 잠깐 울리다 멈추는 충전 현상이 나타나므로, 값이 계속 0Ω 근처에 머무는지 끝까지 확인합니다.
• 게이트는 보드 위에서 구동 IC나 풀다운 저항에 연결되어 있어, 충전해 둔 게이트 전하가 리드를 옮기는 사이에 빠져나갑니다(위 직접 계산 참고). 그래서 탈거 상태처럼 게이트 충전 테스트를 하기 어렵습니다. 보드 위에서는 주로 D-S 단락 여부와 게이트 라인의 단락 여부만 봅니다.
• 같은 회로가 여러 개 있는 경우(다상 VRM의 각 페이즈, 동일 구성의 전원 스위치 등)는 같은 위치끼리 값을 비교하면 도움이 됩니다. 한 곳만 값이 크게 다르면 그쪽을 의심합니다. 다만 다상 VRM처럼 인덕터 뒤에서 출력이 하나로 묶인 회로는 한 페이즈의 단락이 모든 페이즈에서 똑같이 보일 수 있습니다(아래 VRM 직접 시뮬레이션 참고).
• 한 라인이 GND와 단락되어 있어도 원인이 MOSFET이라는 보장은 없습니다. 같은 라인에 붙은 MLCC나 부하 IC가 원인일 수도 있으므로, 단락 위치를 좁히는 과정이 필요합니다.

단락 위치를 좁히는 방법으로는 전류 제한 전원으로 낮은 전압을 주입해 발열 부품을 찾는 방법이 있습니다. 이 방법은 전압 주입으로 쇼트 위치를 찾는 글에서 따로 다루었습니다.

VRM 동기 벅 회로에서 하이·로우 사이드 구분하기

노트북 CPU·GPU 전원이나 시스템 전원에 쓰이는 동기 벅 컨버터는 MOSFET 두 개가 한 쌍을 이룹니다. 하이 사이드 MOSFET은 입력 전원(VIN)과 페이즈 노드 사이에, 로우 사이드 MOSFET은 페이즈 노드와 GND 사이에 연결되고, 페이즈 노드는 인덕터를 거쳐 출력으로 이어집니다. 두 MOSFET이 하나의 패키지에 들어간 제품이나 드라이버까지 통합한 파워 스테이지 IC도 있지만 측정 원리는 같습니다.

• VIN-GND 단락: 입력 라인이 GND와 붙어 있다면, 하이 사이드와 로우 사이드가 함께 단락되었거나 입력 라인에 붙은 다른 부품(입력 커패시터 등)이 원인일 수 있습니다.
• VIN-페이즈 단락: 입력과 페이즈 노드 사이가 0Ω 근처라면 하이 사이드 MOSFET을 의심합니다.
• 페이즈-GND 단락: 인덕터는 직류 저항이 매우 낮아 페이즈 노드와 출력 노드가 사실상 같은 값으로 읽힙니다. 그래서 페이즈-GND 단락이 로우 사이드 MOSFET 때문인지, 출력에 연결된 부하(CPU·GPU 등)나 출력 커패시터 때문인지는 이 측정만으로 구분되지 않습니다. 인덕터의 한쪽을 들어 분리한 뒤 페이즈 쪽과 출력 쪽을 각각 다시 재야 합니다.

직접 시뮬레이션: 2상 VRM에서 다이오드 모드 값으로 단락 위치 좁히기

노트북 CPU·GPU 전원처럼 페이즈가 여러 개인 VRM은 각 페이즈의 인덕터가 출력에서 하나로 묶여 있습니다. 그래서 한 페이즈에서 생긴 단락이 다른 페이즈에서 잴 때도 그대로 보일 수 있습니다. 2상 동기 벅 회로를 전원 없이 다이오드 모드로 잴 때, 어느 쪽이 단락됐느냐에 따라 측정값이 어떻게 달라지는지 ngspice로 직접 시뮬레이션했습니다.

가정은 다음과 같습니다. 멀티미터는 시험 전류 1mA, 개방 전압 3.0V로 보고, 측정 위치마다 한 번에 한 곳만 연결했습니다. 드라이버가 꺼져 있어 각 MOSFET의 게이트는 소스와 같은 전위, 즉 채널은 꺼지고 바디 다이오드만 남는다고 가정했습니다. 바디 다이오드는 AOS AO3400A 데이터시트의 VSD 전형값(1A에서 0.7V)에 맞춘 이상 다이오드로 넣었고, 이 모델은 1mA에서 0.523V를 냅니다(직접 계산). 실제 VRM용 MOSFET은 품번이 다르므로 이 값은 예시입니다. 인덕터의 직류 저항은 1mΩ, 단락된 부분의 저항은 0.3Ω으로 가정했고, 입력·출력 커패시터는 충전이 끝난 뒤의 값을 보기 위해 넣지 않았습니다. CPU 같은 부하와 VIN 라인에 붙은 다른 회로도 뺐습니다.

정상일 때는 ‘빨강 A상·검정 VIN’ 위치와 ‘빨강 GND·검정 A상’ 위치에서 바디 다이오드 하나 값인 0.508V가 나오고, 리드를 바꾸면 OL입니다. ‘빨강 GND·검정 VIN’ 위치는 로우 사이드와 하이 사이드의 바디 다이오드 두 개를 직렬로 지나므로 1.016V였습니다.

• A상 하이 사이드 단락: A상과 VIN 사이가 양방향 모두 0.000이 됐고, 단락이 없는 B상에서 재도 B상과 VIN 사이가 0.000으로 나왔습니다. B상이 B상 인덕터, 출력, A상 인덕터를 거쳐 A상과 이어져 있기 때문입니다. ‘빨강 GND·검정 VIN’ 위치는 다이오드 하나 값인 0.508V로 내려갔습니다.
• A상 로우 사이드 단락: A상과 GND 사이가 양방향 0.000, B상과 GND 사이도 0.000이었습니다. 그런데 출력 쪽(부하나 출력 커패시터)이 단락된 경우도 10곳 모두 같은 값이 나왔습니다. 두 경우는 페이즈 노드에서 재는 것만으로는 구분되지 않습니다.
• 인덕터를 분리한 뒤: 로우 사이드가 단락된 경우는 A상과 GND 사이만 0.000으로 남고 B상은 0.526V·OL로 정상 값이 됐습니다. 출력 쪽이 단락된 경우는 두 페이즈가 모두 정상 값으로 돌아와 ‘빨강 GND·검정 VIN’ 위치도 1.016V였습니다. 단락이 페이즈 노드에서 사라지면 원인은 인덕터 뒤쪽입니다.

이 결과를 진단에 쓰는 방법은 다음과 같습니다. 먼저 다상 VRM에서는 ‘같은 위치끼리 비교’가 단락 위치를 알려 주지 않습니다. 한 페이즈의 하이 사이드나 로우 사이드가 단락되면 위처럼 모든 페이즈에서 똑같이 0.000이 나올 수 있으므로, 값이 다른 페이즈를 찾기보다 인덕터를 하나씩 들어 페이즈를 떼어 놓고 다시 잽니다. 다음으로 ‘빨강 GND·검정 VIN’ 위치의 값은 하이 사이드와 로우 사이드 중 한쪽이 단락됐는지를 보는 보조 단서가 됩니다. 이 모델에서는 정상일 때 1.016V, 어느 한쪽이 단락되면 0.508V로 다이오드 하나만큼 내려갔습니다. 실제 보드의 VIN 라인에는 충전 회로나 다른 전원 회로가 함께 붙어 있어 이 값이 달라질 수 있으니, 같은 모델의 정상 보드 값이나 수리 전후 값과 비교하는 용도로 씁니다. 마지막으로 바디 다이오드 값 자체도 경로 수에 따라 달라집니다. 같은 정상 바디 다이오드인데 두 페이즈가 이어진 상태에서는 0.508V, 인덕터를 분리한 뒤에는 0.526V로 직접 시뮬레이션되었습니다. 전류가 여러 경로로 나뉘면 다이오드 하나에 흐르는 전류가 줄어 전압이 조금 낮게 나오기 때문이므로, 수십 mV 차이로 불량을 판단하지는 않습니다.

단락 저항을 0.3Ω으로 가정했을 때 1mA에서 생기는 전압은 0.3mV라 화면에는 0.000으로 나오고, 3Ω이라도 3mV입니다(직접 계산). 다이오드 모드로는 단락이 MOSFET 안에 있는지 같은 노드의 MLCC에 있는지 구분할 수 없으므로, 위치를 좁힐 때는 전압 주입으로 쇼트 위치를 찾는 방법을 함께 씁니다.

이 시뮬레이션은 게이트가 꺼져 있고 부하와 다른 회로를 모두 뺀 단순한 모델입니다. 실제 보드에서는 출력 커패시터가 충전되는 동안 값이 0에서 서서히 올라가고, 컨트롤러와 부트스트랩 회로, CPU 같은 부하가 측정 경로에 함께 들어옵니다. 또 게이트에 전하가 남아 있으면 꺼져 있어야 할 채널이 일부 켜져 있을 수 있습니다. 수치는 측정값의 모양을 비교하는 용도로 보시기 바랍니다. 시뮬레이션에 쓴 넷리스트는 아래와 같습니다.

* 2상 동기 벅 VRM을 전원 없이 다이오드 모드로 잴 때 화면 값(본문 하이·로우 사이드 구분 절차). 측정 위치 10곳 x 고장 경우 6가지
* 멀티미터(가정): 시험 전류 1mA 정전류, 개방 전압 3.0V에서 멈춤(= OL). 측정 위치는 .dc로 sl을 1~10으로 바꿔 가며 한 곳씩만 연결
* MOSFET(가정): 드라이버가 꺼져 게이트가 소스와 같은 전위 = 채널 꺼짐. 바디 다이오드만 남김
*   바디 다이오드: AOS AO3400A 데이터시트 VSD 전형 0.7V(IS=1A)에 맞춘 N=1 이상 다이오드(calc.py). 실제 VRM용 MOSFET은 품번마다 다름
* 인덕터 직류 저항 1mohm(가정), 단락은 0.3ohm(가정). 입력·출력 커패시터는 다 충전된 뒤의 값을 보므로 생략(.dc에서 개방)
* 부하(CPU 등)와 VIN 라인에 붙은 다른 회로는 떼어 낸 상태로 가정
.model DBODY D(IS=1.471e-12 N=1)
.func IM(vx) {1m*min(1,max(0,(3-vx)/0.02))}
.subckt vrm2 vin pa pb out params: hsa=1e12 lsa=1e12 rl=1m rout=1e12
* A상: 하이 사이드(D=vin, S=pa), 로우 사이드(D=pa, S=GND)
Dha pa vin DBODY
Rha vin pa {hsa}
Dla 0 pa DBODY
Rla pa 0 {lsa}
* B상
Dhb pb vin DBODY
Dlb 0 pb DBODY
* 인덕터(직류 저항)와 출력
Rlna pa out {rl}
Rlb pb out {rl}
Rout out 0 {rout}
.ends
X1 vin1 pa1 pb1 o1 vrm2
X2 vin2 pa2 pb2 o2 vrm2 hsa=0.3
X3 vin3 pa3 pb3 o3 vrm2 lsa=0.3
X4 vin4 pa4 pb4 o4 vrm2 rout=0.3
X5 vin5 pa5 pb5 o5 vrm2 lsa=0.3 rl=1e12
X6 vin6 pa6 pb6 o6 vrm2 rout=0.3 rl=1e12
Vsl sl 0 DC 1
* 경우 1: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm1_1 vin1 pa1 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa1)-v(vin1)) : 0
Bm1_2 pa1 vin1 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin1)-v(pa1)) : 0
Bm1_3 pa1 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa1)) : 0
Bm1_4 0 pa1 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa1)-v(0)) : 0
Bm1_5 vin1 pb1 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb1)-v(vin1)) : 0
Bm1_6 pb1 vin1 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin1)-v(pb1)) : 0
Bm1_7 pb1 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb1)) : 0
Bm1_8 0 pb1 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb1)-v(0)) : 0
Bm1_9 vin1 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin1)) : 0
Bm1_10 0 vin1 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin1)-v(0)) : 0
Br1 rd1 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa1)-v(vin1)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin1)-v(pa1)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa1)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa1)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb1)-v(vin1)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin1)-v(pb1)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb1)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb1)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin1)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin1)-v(0)) : 0)
* 경우 2: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm2_1 vin2 pa2 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa2)-v(vin2)) : 0
Bm2_2 pa2 vin2 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin2)-v(pa2)) : 0
Bm2_3 pa2 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa2)) : 0
Bm2_4 0 pa2 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa2)-v(0)) : 0
Bm2_5 vin2 pb2 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb2)-v(vin2)) : 0
Bm2_6 pb2 vin2 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin2)-v(pb2)) : 0
Bm2_7 pb2 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb2)) : 0
Bm2_8 0 pb2 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb2)-v(0)) : 0
Bm2_9 vin2 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin2)) : 0
Bm2_10 0 vin2 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin2)-v(0)) : 0
Br2 rd2 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa2)-v(vin2)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin2)-v(pa2)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa2)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa2)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb2)-v(vin2)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin2)-v(pb2)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb2)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb2)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin2)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin2)-v(0)) : 0)
* 경우 3: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm3_1 vin3 pa3 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa3)-v(vin3)) : 0
Bm3_2 pa3 vin3 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin3)-v(pa3)) : 0
Bm3_3 pa3 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa3)) : 0
Bm3_4 0 pa3 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa3)-v(0)) : 0
Bm3_5 vin3 pb3 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb3)-v(vin3)) : 0
Bm3_6 pb3 vin3 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin3)-v(pb3)) : 0
Bm3_7 pb3 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb3)) : 0
Bm3_8 0 pb3 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb3)-v(0)) : 0
Bm3_9 vin3 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin3)) : 0
Bm3_10 0 vin3 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin3)-v(0)) : 0
Br3 rd3 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa3)-v(vin3)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin3)-v(pa3)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa3)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa3)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb3)-v(vin3)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin3)-v(pb3)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb3)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb3)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin3)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin3)-v(0)) : 0)
* 경우 4: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm4_1 vin4 pa4 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa4)-v(vin4)) : 0
Bm4_2 pa4 vin4 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin4)-v(pa4)) : 0
Bm4_3 pa4 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa4)) : 0
Bm4_4 0 pa4 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa4)-v(0)) : 0
Bm4_5 vin4 pb4 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb4)-v(vin4)) : 0
Bm4_6 pb4 vin4 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin4)-v(pb4)) : 0
Bm4_7 pb4 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb4)) : 0
Bm4_8 0 pb4 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb4)-v(0)) : 0
Bm4_9 vin4 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin4)) : 0
Bm4_10 0 vin4 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin4)-v(0)) : 0
Br4 rd4 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa4)-v(vin4)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin4)-v(pa4)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa4)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa4)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb4)-v(vin4)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin4)-v(pb4)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb4)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb4)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin4)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin4)-v(0)) : 0)
* 경우 5: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm5_1 vin5 pa5 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa5)-v(vin5)) : 0
Bm5_2 pa5 vin5 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin5)-v(pa5)) : 0
Bm5_3 pa5 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa5)) : 0
Bm5_4 0 pa5 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa5)-v(0)) : 0
Bm5_5 vin5 pb5 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb5)-v(vin5)) : 0
Bm5_6 pb5 vin5 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin5)-v(pb5)) : 0
Bm5_7 pb5 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb5)) : 0
Bm5_8 0 pb5 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb5)-v(0)) : 0
Bm5_9 vin5 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin5)) : 0
Bm5_10 0 vin5 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin5)-v(0)) : 0
Br5 rd5 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa5)-v(vin5)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin5)-v(pa5)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa5)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa5)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb5)-v(vin5)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin5)-v(pb5)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb5)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb5)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin5)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin5)-v(0)) : 0)
* 경우 6: 측정 위치 k(1~10)에서만 빨강 리드로 1mA를 내보냄
Bm6_1 vin6 pa6 I = (abs(v(sl)-1)<0.5) ? IM(v(pa6)-v(vin6)) : 0
Bm6_2 pa6 vin6 I = (abs(v(sl)-2)<0.5) ? IM(v(vin6)-v(pa6)) : 0
Bm6_3 pa6 0 I = (abs(v(sl)-3)<0.5) ? IM(v(0)-v(pa6)) : 0
Bm6_4 0 pa6 I = (abs(v(sl)-4)<0.5) ? IM(v(pa6)-v(0)) : 0
Bm6_5 vin6 pb6 I = (abs(v(sl)-5)<0.5) ? IM(v(pb6)-v(vin6)) : 0
Bm6_6 pb6 vin6 I = (abs(v(sl)-6)<0.5) ? IM(v(vin6)-v(pb6)) : 0
Bm6_7 pb6 0 I = (abs(v(sl)-7)<0.5) ? IM(v(0)-v(pb6)) : 0
Bm6_8 0 pb6 I = (abs(v(sl)-8)<0.5) ? IM(v(pb6)-v(0)) : 0
Bm6_9 vin6 0 I = (abs(v(sl)-9)<0.5) ? IM(v(0)-v(vin6)) : 0
Bm6_10 0 vin6 I = (abs(v(sl)-10)<0.5) ? IM(v(vin6)-v(0)) : 0
Br6 rd6 0 V = ((abs(v(sl)-1)<0.5) ? (v(pa6)-v(vin6)) : 0) + ((abs(v(sl)-2)<0.5) ? (v(vin6)-v(pa6)) : 0) + ((abs(v(sl)-3)<0.5) ? (v(0)-v(pa6)) : 0) + ((abs(v(sl)-4)<0.5) ? (v(pa6)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-5)<0.5) ? (v(pb6)-v(vin6)) : 0) + ((abs(v(sl)-6)<0.5) ? (v(vin6)-v(pb6)) : 0) + ((abs(v(sl)-7)<0.5) ? (v(0)-v(pb6)) : 0) + ((abs(v(sl)-8)<0.5) ? (v(pb6)-v(0)) : 0) + ((abs(v(sl)-9)<0.5) ? (v(0)-v(vin6)) : 0) + ((abs(v(sl)-10)<0.5) ? (v(vin6)-v(0)) : 0)
.dc Vsl 1 10 1
.meas dc r1_1 FIND v(rd1) AT=1
.meas dc r1_2 FIND v(rd1) AT=2
.meas dc r1_3 FIND v(rd1) AT=3
.meas dc r1_4 FIND v(rd1) AT=4
.meas dc r1_5 FIND v(rd1) AT=5
.meas dc r1_6 FIND v(rd1) AT=6
.meas dc r1_7 FIND v(rd1) AT=7
.meas dc r1_8 FIND v(rd1) AT=8
.meas dc r1_9 FIND v(rd1) AT=9
.meas dc r1_10 FIND v(rd1) AT=10
.meas dc r2_1 FIND v(rd2) AT=1
.meas dc r2_2 FIND v(rd2) AT=2
.meas dc r2_3 FIND v(rd2) AT=3
.meas dc r2_4 FIND v(rd2) AT=4
.meas dc r2_5 FIND v(rd2) AT=5
.meas dc r2_6 FIND v(rd2) AT=6
.meas dc r2_7 FIND v(rd2) AT=7
.meas dc r2_8 FIND v(rd2) AT=8
.meas dc r2_9 FIND v(rd2) AT=9
.meas dc r2_10 FIND v(rd2) AT=10
.meas dc r3_1 FIND v(rd3) AT=1
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하이 사이드 MOSFET이 단락되면 입력 전압이 출력으로 그대로 넘어갈 수 있어, 저전압으로 동작하는 부하에 과전압이 걸리는 2차 피해로 이어질 수 있습니다. 그래서 하이 사이드 단락이 확인된 보드는 MOSFET 교체 후 바로 부하를 연결해 켜기보다, 가능하면 출력 쪽 부품 상태를 먼저 점검하고 전류 제한 전원으로 첫 통전을 하는 편이 안전합니다. 첫 통전 때 전류 제한을 거는 방법과 소모 전류를 읽는 법은 벤치 파워 전류 제한으로 메인보드 첫 통전하는 글에 정리했습니다.

교체용 부품은 데이터시트를 보고 원래 부품과 같은 패키지·핀 배치이면서 드레인-소스 전압, 전류, 온저항, 게이트 전하 같은 주요 사양이 같거나 여유 있는 것을 고릅니다. VGS(th)와 VGS 최대 정격도 함께 확인합니다. 드라이버가 주는 게이트 전압으로 충분히 켜지지 않는 부품을 달면 온저항이 커져 발열로 이어질 수 있습니다. 가능하면 원래 부품과 같은 모델을 쓰는 것이 안전합니다.

자주 묻는 질문

Q. 보드 위에서 D-S가 0Ω으로 나오면 MOSFET을 바로 교체해도 되나요?
A. 바로 교체하기보다 같은 라인에 붙은 다른 부품 가능성부터 확인하는 것이 좋습니다. MOSFET을 떼어낸 뒤 보드 쪽 패드에서 단락이 사라지는지, 떼어낸 MOSFET 단독으로도 단락이 나오는지를 함께 보면 원인을 좁힐 수 있습니다. 다상 VRM이라면 MOSFET을 떼기 전에 인덕터를 들어 페이즈를 분리해 보는 것도 방법입니다.

Q. 바디 다이오드 값이 정상인데 MOSFET이 불량일 수 있나요?
A. 있습니다. 바디 다이오드가 정상이어도 게이트가 파괴되었거나, 채널이 켜지지 않거나, 큰 전류에서만 드러나는 불량이 있을 수 있습니다. 게이트 절연과 게이트 충전 테스트까지 함께 해야 판정의 정확도가 올라갑니다.

Q. 멀티미터로 게이트를 충전해도 채널이 켜지지 않습니다.
A. 멀티미터 다이오드 모드 개방 전압이 해당 MOSFET의 VGS(th)보다 낮을 수 있습니다. 다른 멀티미터의 DC 전압 모드로 다이오드 모드 리드 사이 전압을 재서 개방 전압을 확인하고, 데이터시트 VGS(th)의 최대값과 비교합니다. 위 직접 시뮬레이션에서도 VGS(th)가 2~4V인 IRF540은 개방 전압 3.0V에서 문턱이 중간·최대인 개체가 OL로 나왔습니다. 개방 전압이 부족하면 전류 제한 전원으로 VGS 최대 정격보다 충분히 낮은 전압을 걸어 다시 확인합니다.

정리

• 측정 전에 어댑터와 배터리를 분리하고, 고전압 커패시터는 방전 후 잔류 전압을 확인합니다.
• 탈거 상태에서 게이트 방전 → 게이트 절연 → 바디 다이오드 → 게이트 충전 테스트 → 방전 후 재확인 순서로 판정합니다.
• D-S 양방향 단락, 게이트 도통, 바디 다이오드 양방향 개방은 불량으로 판정합니다.
• 보드 위 측정값은 주변 부품 영향을 받으므로 같은 회로끼리 비교하고, 의심되면 떼어내서 확정합니다.
• 게이트 충전 테스트에서 OL이 나오면, 멀티미터 개방 전압이 데이터시트 VGS(th) 최대값보다 높은지부터 확인합니다.
• 동기 벅 회로에서는 VIN-페이즈, 페이즈-GND를 나누어 재고, 페이즈-GND 단락은 인덕터를 분리해 부하 쪽과 구분합니다. 다상 VRM은 한 페이즈의 단락이 모든 페이즈에서 보일 수 있으므로 인덕터를 들어 페이즈를 떼어 놓고 잽니다.

멀티미터 판별은 빠른 1차 도구이지만, 큰 전류에서만 드러나는 불량까지 잡아내지는 못합니다. 측정값과 증상이 맞지 않을 때는 열화상, 전압 주입, 동일 부품 비교 같은 방법을 함께 활용하는 것이 좋습니다.