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[!--downpath--]近来有一颗用了挺久的发了停产通知，供应链部门找到我们研制部门，说供应商推荐了另外一机型的作为兼容取代，须要研制部门剖析一下。我简略扫了一下尺寸书，Vds，Id，Vgs(th)这种主要参数没太大区别，总之现有的应用远没达到元件的极限，所以直接替换是没啥问题的。本以为这事就这样结了，不过为了给去年校招进来的新朋友锻练的机会，部门总监还是分配了做详尽兼容取代剖析的任务给新朋友A君。
结果过了三天A君忽然找到我：蒋工，这个取代的MOS管在你的新项目上代替不了。
我：？？？不会吧，这不是15A的MOS管么，我这平均电压才不到6A，峰值电压也不超过8A，如何会用不了？似乎取代的MOS管导通内阻降低了几个毫欧，我算了下耗散功率也没降低太多，不应当有问题的。
A君：不是，其他参数都没问题，最大脉冲电压超标了，取代的MOS管这项指标只有40A，之前那种是80A，你这个新项目测下来有60A。
我：不可能，这电路用了好久了，仍然都没出过问题，新项目尽管帧率降低了一些，但不可能有这么大脉冲电压，由于板上的大电容总容量又没降低多少，你是不是测错了？
A君：那你过来瞧瞧。
啪~~~~~我的脸...
不就是MOS管开关电路嘛，Soeasy，闭着眼睛也能设计下来。这儿用的是PMOS电路启动瞬间电流过大，所以只要把基极上拉到源极，再通过一个开关控制把基极拉到地，这样开关导通的时侯MOS管也导通，完美。
之后就有了下边这个测试结果：红色迹线是漏极电压，红色是漏极电流，红色是源极电流，红色是开关使能，红色用漏极电流减去漏极电压得到功率。是的我没有看错，开关导通的顿时漏极电压最大能到60A！此次取代的MOS管最大脉冲电压是40A，这样看来这个设计确实不安全。
可我还是不服气，这个电路曾经也用过，也详尽测过不可能出现如此大的脉冲电压，尽管新项目在MOS管前面降低了一些电容，但电容总容量实际没降低太多，虽然上电顿时充电也不太可能形成如此大电压才对，一定是哪些地方出错了。
新项目的帧率降低了大约30%，电源树结构与之前的也有不小的区别，不过设计时并没有增大板级的小型储能电容容值，而是放了更多容量稍小但性能更好的MLCC（多层墙砖电容）到个负载电源附近以获得更好的疗效。
莫非是多加进来的那些MLCC在搞鬼？先仿真验证一下瞧瞧。
由于电容的ESL经常导致仿真结果出现回落，所以这儿电容只用了ESR，器件参数并不是实际的值，不过足够说明问题了。当电容有一端没有明晰接到某个电流的时侯，倘若不人为设定一下初始电流，常常会导致仿真结果错误，这儿在C3上并了一个R5就是出于这些考虑。为了模拟冲击电压引起的电源波动，这儿还对总电源和电源线进行了简单建模。
仿真结果可以见到上电顿时冲击电压有22A左右，还算在可控的范围内。
如今把可恶的MLCC加上再试试，相比于470uF的电解电容，MLCC只有22uF，之后...60A的冲击电压，降低了近3倍？！电容量降低还不到1/10，冲击电压降低了这么多倍，这样侧翻，我认还不行么。
若果不使用MLCC而只是减小电解电容的容量，就降低到吧，翻了4倍多呢，结果脉冲电压最大值才24A，只是整个充电过程变长了。
这就是电容ESR作祟造成的，使用ESR较大的电解电容时，ESR限制住了流经电容的最大电压，所以冲击电压并不会太大；而ESR特别小的MLCC，在电源接通的顿时近乎直接断路到地，所以会出现巨大的冲击电压。
我此次算是败给了直觉电路启动瞬间电流过大，直觉觉得电容量决定了冲击电压，而实际上ESR才主导冲击电压的最大值，电容量更多的是决定充电的总能量（或则说电压与时间的乘积）。
诱因找到了，如今的问题是怎样整改，最简单的整改方式就是给MOS管加缓启动电路。缓启动电路曾经也没少用，不过此次设计偷懒，直觉又认为不会出问题，所以就没加起来，结果相撞了。
MOS管缓启动电路的思路特别简单，充分借助MOS管的线性区，不让MOS管忽然从截止跳到饱和就行了，也就是要给Vgs平缓变化而不是突变，这样MOS管在上电过程中相当于一个可变的内阻，可以温柔地给负载电容充电而不是一口气吃一个瘦子。
电容两端电流不能突变，所以在MOS管的基极和源极之间跨接一个电容，载流子通过内阻或则恒流源平缓对电容放电而不是简单粗鲁开关接短接到地，这样才能让Vgs平缓变化了。
仿真结果还不错，冲击电压从60A降到了不到15A，完全不用害怕MOS管罢课。其实缓启动降低了上电延时，不过对于总开关来说没有太严格的上电时序要求，也不算哪些大问题。
不过没完，这个缓启动电路都会带来另一个比较大的问题就是掉电延时，但是比上电延时要严重的多（这应当很容易想明白）。好在我这儿是总开关，所以掉电延时也不是哪些严重的问题，不过若果是用MOS管做严格的上下电时序控制，这就是个很严重的问题了。对时序控制要求高的场合，还是用专门的负载开关去处理吧，分立MOS开关搞上去就太折腾了。
其实这套简单的缓启动电路缺点还有不少，实际使用中还得依据实际情况进行调整，电路就会更复杂（例如在栅源间跨接晶闸管解决源极电源忽然掉电又恢复时，电路锁定在之前状态的问题），这儿就不再展开了。
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善。