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[!--downpath--]近來有一顆用了挺久的發了停產通知，供應鏈部門找到我們研制部門，說供應商推薦了另外一機型的作為兼容取代，須要研制部門剖析一下。我簡略掃了一下尺寸書，Vds，Id，Vgs(th)這種主要參數沒太大區別，總之現有的應用遠沒達到元件的極限，所以直接替換是沒啥問題的。本以為這事就這樣結了，不過為了給去年校招進來的新朋友鍛練的機會，部門總監還是分配了做詳盡兼容取代剖析的任務給新朋友A君。
結果過了三天A君忽然找到我：蔣工，這個取代的MOS管在你的新項目上代替不了。
我：？？？不會吧，這不是15A的MOS管么，我這平均電壓才不到6A，峰值電壓也不超過8A，如何會用不了？似乎取代的MOS管導通內阻降低了幾個毫歐，我算了下耗散功率也沒降低太多，不應當有問題的。
A君：不是，其他參數都沒問題，最大脈沖電壓超標了，取代的MOS管這項指標只有40A，之前那種是80A，你這個新項目測下來有60A。
我：不可能，這電路用了好久了，仍然都沒出過問題，新項目盡管幀率降低了一些，但不可能有這么大脈沖電壓，由于板上的大電容總容量又沒降低多少，你是不是測錯了？
A君：那你過來瞧瞧。
啪~~~~~我的臉...
不就是MOS管開關電路嘛，Soeasy，閉著眼睛也能設計下來。這兒用的是PMOS電路啟動瞬間電流過大，所以只要把基極上拉到源極，再通過一個開關控制把基極拉到地，這樣開關導通的時侯MOS管也導通，完美。
之后就有了下邊這個測試結果：紅色跡線是漏極電壓，紅色是漏極電流，紅色是源極電流，紅色是開關使能，紅色用漏極電流減去漏極電壓得到功率。是的我沒有看錯，開關導通的頓時漏極電壓最大能到60A！此次取代的MOS管最大脈沖電壓是40A，這樣看來這個設計確實不安全。
可我還是不服氣，這個電路曾經也用過，也詳盡測過不可能出現如此大的脈沖電壓，盡管新項目在MOS管前面降低了一些電容，但電容總容量實際沒降低太多，雖然上電頓時充電也不太可能形成如此大電壓才對，一定是哪些地方出錯了。
新項目的幀率降低了大約30%，電源樹結構與之前的也有不小的區別，不過設計時并沒有增大板級的小型儲能電容容值，而是放了更多容量稍小但性能更好的MLCC（多層墻磚電容）到個負載電源附近以獲得更好的療效。
莫非是多加進來的那些MLCC在搞鬼？先仿真驗證一下瞧瞧。
由于電容的ESL經常導致仿真結果出現回落，所以這兒電容只用了ESR，器件參數并不是實際的值，不過足夠說明問題了。當電容有一端沒有明晰接到某個電流的時侯，倘若不人為設定一下初始電流，常常會導致仿真結果錯誤，這兒在C3上并了一個R5就是出于這些考慮。為了模擬沖擊電壓引起的電源波動，這兒還對總電源和電源線進行了簡單建模。
仿真結果可以見到上電頓時沖擊電壓有22A左右，還算在可控的范圍內。
如今把可惡的MLCC加上再試試，相比于470uF的電解電容，MLCC只有22uF，之后...60A的沖擊電壓，降低了近3倍？！電容量降低還不到1/10，沖擊電壓降低了這么多倍，這樣側翻，我認還不行么。
若果不使用MLCC而只是減小電解電容的容量，就降低到吧，翻了4倍多呢，結果脈沖電壓最大值才24A，只是整個充電過程變長了。
這就是電容ESR作祟造成的，使用ESR較大的電解電容時，ESR限制住了流經電容的最大電壓，所以沖擊電壓并不會太大；而ESR特別小的MLCC，在電源接通的頓時近乎直接斷路到地，所以會出現巨大的沖擊電壓。
我此次算是敗給了直覺電路啟動瞬間電流過大，直覺覺得電容量決定了沖擊電壓，而實際上ESR才主導沖擊電壓的最大值，電容量更多的是決定充電的總能量（或則說電壓與時間的乘積）。
誘因找到了，如今的問題是怎樣整改，最簡單的整改方式就是給MOS管加緩啟動電路。緩啟動電路曾經也沒少用，不過此次設計偷懶，直覺又認為不會出問題，所以就沒加起來，結果相撞了。
MOS管緩啟動電路的思路特別簡單，充分借助MOS管的線性區，不讓MOS管忽然從截止跳到飽和就行了，也就是要給Vgs平緩變化而不是突變，這樣MOS管在上電過程中相當于一個可變的內阻，可以溫柔地給負載電容充電而不是一口氣吃一個瘦子。
電容兩端電流不能突變，所以在MOS管的基極和源極之間跨接一個電容，載流子通過內阻或則恒流源平緩對電容放電而不是簡單粗魯開關接短接到地，這樣才能讓Vgs平緩變化了。
仿真結果還不錯，沖擊電壓從60A降到了不到15A，完全不用害怕MOS管罷課。其實緩啟動降低了上電延時，不過對于總開關來說沒有太嚴格的上電時序要求，也不算哪些大問題。
不過沒完，這個緩啟動電路都會帶來另一個比較大的問題就是掉電延時，但是比上電延時要嚴重的多（這應當很容易想明白）。好在我這兒是總開關，所以掉電延時也不是哪些嚴重的問題，不過若果是用MOS管做嚴格的上下電時序控制，這就是個很嚴重的問題了。對時序控制要求高的場合，還是用專門的負載開關去處理吧，分立MOS開關搞上去就太折騰了。
其實這套簡單的緩啟動電路缺點還有不少，實際使用中還得依據實際情況進行調整，電路就會更復雜（例如在柵源間跨接晶閘管解決源極電源忽然掉電又恢復時，電路鎖定在之前狀態的問題），這兒就不再展開了。
實際電路中加入緩啟動電路再測試，和預期的一樣有很大改善。