分享一个案例：MOS管电源开关电路，碰着上电冲击电流超标，怎么办理的呢？
下面是正文部分。
—— 正文 ——
最近有一颗用了挺久的MOSFET发了停产关照，供应链部门找到我们研发部门，说供应商推举了其余一型号的作为兼容替代，须要研发部门剖析一下。我粗略扫了一下规格书，Vds，Id，Vgs(th)这些紧张参数没太大差异，反正现有的运用远没达到器件的极限，以是直接更换是没啥问题的。本以为这事就这样结了，不过为了给今年校招进来的新同事磨炼的机会，部门经理还是分配了做详细兼容替代剖析的任务给新同事A君。
结果过了两天A君溘然找到我：蒋工，这个替代的MOS管在你的新项目上替代不了。
我：？？？不会吧，这不是15A的MOS管么，我这均匀电流才不到6A，峰值电流也不超过8A，怎么会用不了？虽然替代的MOS管导通电阻增加了几个毫欧，我算了下耗散功率也没增加太多，不应该有问题的。
A君：不是，其他参数都没问题，最大脉冲电流超标了，替代的MOS管这项指标只有40A，之前那个是80A，你这个新项目测出来有60A。
我：不可能，这电路用了良久了，一贯都没出干涉干与题，新项目虽然功耗增加了一些，但不可能有那么大脉冲电流，由于板上的大电容总容量又没增加多少，你是不是测错了？
A君：那你过来看看。
啪~~~~~我的脸...
不便是MOS管开关电路嘛，So easy，闭着眼睛也能设计出来。这里用的是PMOS，以是只要把栅极上拉到源极，再通过一个开关掌握把栅极拉到地，这样开关导通的时候MOS管也导通，完美。
然后就有了下面这个测试结果：黄色迹线是漏极电流，紫色是漏极电压，蓝色是源极电压，绿色是开关使能，橘色用漏极电压乘以漏极电流得到功率。是的我没有看错，开关导通的瞬间漏极电流最大能到60A！
这次替代的MOS管最大脉冲电流是40A，这样看来这个设计确实不屈安。
可我还是不服气，这个电路以前也用过，也详细测过不可能涌现这么大的脉冲电流，虽然新项目在MOS管后面增加了一些电容，但电容总容量实际没增加太多，纵然上电瞬间充电也不太可能产生这么大电流才对，一定是什么地方出错了。
新项目的功耗增加了大概30%，电源树构造与之前的也有不小的差异，不过设计时并没有增大板级的大型储能电容容值，而是放了更多容量稍小但性能更好的MLCC（多层瓷片电容）到个负载电源附近以得到更好的效果。
难道是多加进来的这些MLCC在扰乱？先仿真验证一下看看。
由于电容的ESL常常造成仿真结果涌现震荡，以是这里电容只用了ESR，元件参数并不是实际的值，不过足够解释问题了。当电容有一端没有明确接到某个电压的时候，如果不人为设定一下初始电压，每每会造成仿真结果缺点，这里在C3上并了一个R5便是出于这种考虑。为了仿照冲击电流造成的电源颠簸，这里还对总电源和电源线进行了大略建模。
仿真结果可以看到上电瞬间冲击电流有22A旁边，还算在可控的范围内。
现在把万恶的MLCC加上再试试，比较于470uF的电解电容，MLCC只有22uF，然后...60A的冲击电流，增加了近3倍？！
电容量增加还不到1/10，冲击电流增加了那么多倍，这样翻车，我认还弗成么。
如果不该用MLCC而只是增大电解电容的容量，就增加到2200uF吧，翻了4倍多呢，结果脉冲电流最大值才24A，只是全体充电过程变长了。
这便是电容ESR扰乱导致的，利用ESR较大的电解电容时，ESR限定住了流经电容的最大电流，以是冲击电流并不会太大；而ESR非常小的MLCC，在电源接通的瞬间近乎直接断路到地，以是会涌现巨大的冲击电流。
我这次算是败给了直觉，直觉认为电容量决定了冲击电流，而实际上ESR才主导冲击电流的最大值，电容量更多的是决定充电的总能量（或者说电流与韶光的乘积）。
首恶找到了，现在的问题是如何整改，最大略的整改方法便是给MOS管加缓启动电路。缓启动电路以前也没少用，不过这次设计偷
MOS管缓启动电路的思路非常大略，充分利用MOS管的线性区，不让MOS管溘然从截至跳到饱和就行了，也便是要给Vgs缓慢变革而不是突变，这样MOS管在上电过程中相称于一个可变的电阻，可以温顺地给负载电容充电而不是一口气吃一个胖子。
电容两端电压不能突变，以是在MOS管的栅极和源极之间跨接一个电容，栅极通过电阻或者恒流源缓慢对电容放电而不是大略粗暴开关接短接到地，这样就能让Vgs缓慢变革了。
仿真结果还不错，冲击电流从60A降到了不到15A，完备不用担心MOS管罢工。虽然缓启动增加了上电延时，不过对付总开关来说没有太严格的上电时序哀求，也不算什么大问题。
不过没完，这个缓启动电路还会带来另一个比较大的问题便是掉电延时，而且比上电延时要严重的多（这该当很随意马虎想明白）。好在我这里是总开关，以是掉电延时也不是什么严重的问题，不过如果是用MOS管做严格的高下电时序掌握，这便是个很严重的问题了。对时序掌握哀求高的场合，还是用专门的负载开关去处理吧，分立MOS开关搞起来就太折腾了。
当然这套大略的缓启动电路缺陷还有不少，实际利用中还得根据实际情形进行调度，电路还会更繁芜（比如在栅源间跨接二极管办理源极电源溘然掉电又规复时，电路锁定在之前状态的问题），这里就不再展开了。
实际电路中加入缓启动电路再测试，和预期的一样有很大改进。
—— 正文（完） ——
本文转自知乎|蒋宇辰，文章由【电路啊】审核把关后分享给大家，帮助大家积累设计履历。
电路啊做的表明：
1、作者利用的仿真软件是LTspice。
2、电容的ESR对电路的影响，这个案例可以让大家有真切感想熏染。
3、文中对“MOS管缓启动（又叫软启动）电路”没有进行详细剖析，强烈建议阅读文章《带软开启功能的MOS管电源开关电路》(点击访问)。
