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共享一种情况： MOS管电源开关电路在接通电源时的冲击电流超过基准时如何解决呢？
下面是正文的部分。
—— 正文——
最近，有长期使用MOSFET发了停产通知的产品。 供应链部门找到了我们的研发部门，说供应商推荐了另一种模式作为兼容的替代，需要研发部门进行分析。 我粗略阅读了一下规格，以为到此结束，但为了给今年学校录用的新同事提供培训机会，部门经理为新同事yjddz分配了进行详细兼容的替代分析的任务
结果两天后，yjddz突然找到了我。 axdbq，这个替代MOS管是你的新项目无法替代的。
我？ 不会吧，这不是15A的MOS管吧。 我的平均电流小于6A，峰值电流也小于8A。 为什么不能用？ 我们计算出替代的MOS管的导通电阻增加了几毫米欧元，但耗散功率没有多少增加。 不可能有问题。
yjddz :不，其他参数没有问题。 超过了最大脉冲电流。 替代的MOS管这个指标只有40A。 以前是80A，但是你的新项目测量了60A。
我：不，这个电路使用很久了，一直没有问题。 新项目的耗电量略有增加，但没有那么大的脉冲电流。 板上大容量的总容量增长不大，你测错了吗？
yjddz :那你来看看吧。
啪~~~~~我的脸.
不是MOS管开关电路吗？ So easy，闭着眼睛也能设计。 这里使用的是PMOS，只要将栅极提升到源极，再用一个开关控制将栅极提升到地面，开关接通时MOS管也导通，非常完美。
然后，得到了以下测试结果。 黄色的跟踪是漏极电流，紫色的是漏极电压，蓝色的是源极电压，绿色的是开关使能，橙色的是漏极电压乘以漏极电流得到电力。 是的，没错。 开关接通的瞬间漏极电流最大为60A。 此次替代MOS管的最大脉冲电流为40A，该设计看来确实不安全。
但是，我还没有接受。 该电路以前也使用过，也详细测量过不会产生那么大的脉冲电流。 在新项目中，我们在MOS管后面添加了电容器，但电容器的总容量实际上并没有太大增加。 接通电源瞬间充电也不会产生那么大的电流。 一定是哪里搞错了吧。
虽然新项目的功耗增加了约30%，电源树的结构也与以前有很大不同，但在设计时，请将容量稍小但性能更好的多层陶瓷电容器(MLCC )放在负载电源附近，而不是增大板级大型蓄电容量的容量值，这样就可以了
多余进来的这些MLCC在恶作剧吗？ 我们先用模拟验证一下。
电容器的ESL经常使模拟结果振动，所以这里电容器只使用ESR。 元件参数不是实际值，但足以说明问题。 在电容器的一端没有明确连接到某个电压的情况下，如果不人为地设定初始电压，模拟结果往往会发生错误，这里在C3上加上R5是出于这种考虑。 为了模拟冲击电流引起的电源变动，这里还简单地对总电源和电源线进行了建模。
仿真结果表明，合闸瞬间冲击电流在22A左右，在可控范围内。
现在，如果加上万恶的MLCC，与470uF的电解电容器相比，MLCC只有22uF。 而且. 60A的冲击电流增加了近3倍吗？ 电容量的增加还不到1/10，冲击电流那么大一倍，这样翻车，我想还不行吧。
如果不使用MLCC而只是增大电解电容器的容量的话，请增加到2200uF。 增长了4倍以上呢。 结果，脉冲电流的最大值为24A。 整个充电过程只是变长了。
这是由于电容器ESR恶作剧，Vds，Id，Vgs(th)这些主要参数没太大区别，反正现有的应用远没达到器件的极限，所以直接替换是没啥问题的。而ESR非常小的MLCC接近于在接通电源的瞬间直接被地面切断，因此会有较大的冲击电流流动。
这次输给了直觉。 直观上，我们认为电容决定冲击电流，使用ESR较大的电解电容时，ESR限制住了流经电容的最大电流，所以冲击电流并不会太大，电容往往决定充电的总能量(或电流与时间的乘积)。
找到了fzdxmg。 现在的问题是如何改善。 最简单的改进方法是在MOS管中添加启动电路。 缓启动电路以前也没什么用，但这次设计偷懒，凭直觉觉得不会出问题，所以没有添加，就推翻了。
MOS管缓启动电路的思路非常简单，充分利用MOS管的线性区域，防止MOS管突然从截止跃至饱和即可。 也就是说，缓慢变化为Vgs而不是突变，MOS管在加电过程中相当于可变电阻，可以温柔地充电负载容量，而不是一下子吃掉胖子。
电容器两端的电压不能骤变，因此在MOS管的栅极和源极之间架设电容器，栅极通过电阻或恒流源缓慢地向电容器放电接地，而不是简单的粗暴开关，从而使Vgs缓慢地变化
仿真结果表明，冲击电流从60A降至小于15A，完全不用担心MOS管罢工。 缓启动增加了加电延迟，但对总交换机没有太严格的加电时机要求，不是大问题。
但是，这个缓启动电路带来了另一个大问题。 就是电源关闭延迟，电力上升
延时要严重的多（这应该很容易想明白）。好在我这里是总开关，所以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开关搞起来就太折腾了。当然这套简单的缓启动电路缺点还有不少，实际使用中还得根据实际情况进行调整，电路还会更复杂（比如在栅源间跨接二极管解决源极电源突然掉电又恢复时，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善。
—— The End ——
本文转自知乎|kldlt，点击“阅读原文”可访问原文。
注解：
1、作者使用的仿真软件是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受。
3、文中对“MOS管缓启动（又叫软启动）电路”没有进行详细分析，强烈建议阅读文章 精准电流走向分析，带软开启功能的MOS管电源开关电路！