本文来源于一个实际项目，需要由一个PMOS作为开关来控制电源的导通。但对实际参数进行测量时，发现PMOS导通时间太短，使得后级电路的dV/dt太大，造成一些不好的影响，因此本文对如何延缓PMOS启动速度进行简单学习与概述性介绍。

1 米勒平台

上图所示为PMOS的等效模型，其栅极、源极与漏极相互之间都存在寄生电容，分别为CGD，CGS，CDS。MOS管的开启时序如下图所示：

开启过程如下：

（1）T0-T1阶段，G端输出电平，CGS开始从0充电直至VGS(th)，漏极源极之间的电压UDS与电路IDS保持不变，MOS管保持关断状态；另外此时的CGD的D端电压高于G端，但由于MOS管关断，RDS（等效为CDS）为无穷大，所以CGD两端电压基本保持不变，流经其电流也非常小。

（2）T1-T2阶段，MOSFET导通，进入恒流区，栅源电容继续充电。随着UGS的增加，漏极电流IDS从0开始增加至满负荷电流，栅极电压UGS从电压VGS继续上升。此阶段，由于CGD的原因，VDS保持不变。

（3）T2-T3阶段，随着IDS的增加，RDS逐渐减小，CGD通过RDS放电，VDS下降，VG会为CGD反向充电，CGS被分流，导致VGS不再上升，维持在Vgp不变形成一个平台，这个平台称为米勒平台。在这个阶段，IDS电流很大,RDS不是最小，所以MOS管的损耗较大。

（4）在T3处，CGD反向充满电，G端驱动电压继续为CGS充电，VGS继续上升直至与驱动电压相同；VDS下降使得MOS管进入饱和区，MOSFET完全打开。

由于米勒效应，MOSFET栅极驱动过程中，会形成平台电压，引起开关时间变长，开关损耗增加，给MOS管的正常工作带来非常不利的影响。

2 MOS管作为开源开关

在电力电子中，常利用MOS管的饱和区特性将其作为负载电源开关，如下图所示：

上图电路主要由MOSFET与控制部分组成，其中MOSFET可以选择PMOS或NMOS。它们分别有各自的好处，针对不同的电路特点需分别选择。

2.1 NMOS作为开关

PMOS的载流子为空穴，NMOS载流子为电子，因此在相同的工艺及尺寸面积条件下，NOMS管导通后的RDS更小，电流会更大，其更适合大电流场合下使用。

当NOMS管导通时，VG >= VOUT + Vth，因此，其需要一个单独的电压来保持VGS大于阈值电压，例如下图所示，VGATE需要大于输入电压与阈值电压之和。在很多场合下，电路板上并没有这样的电压，所以一般使用NMOS控制需要更复杂的电路。

2.2 PMOS作为开关

PMOS作为电源开关可如下图所示，其导通时只需要VIN >= VG + Vth即可，因此，其不需要另一个电压来保持MOS管的打开状态，相比NMOS作为开关控制，其电路较为简单。

2.3NMOS与PMOS效率比较

MOS管在导通过程中与导通后，由于RDS的存在，且负载电流较大，因此会有很大的损耗，特别是在第一节提到的米勒平台期间。

另外由于RDS，S级电压会比输入电压有所下降，RDS越大，损失越大，如下图所示：

由于工艺的不同，NMOS的RDS通常比PMOS小数倍，特别是在大电流场合下，其优势更加明显。但在小电流等低功耗场合下，PMOS更简单的控制电路带来的优势更为明显。

3 浪涌电流（Inrush current）及其控制

如果MOS管后接一个容性负载，当电路突然导通时，电容迅速充电，会有一个非常大的涌浪电流，其大小为：

可以看出，MOS管导通速度越快，浪涌电流越大，会给电路带来很大的危害，比如炸管。因此，需要延长MOS管的导通时间。这时就需要合理使用第一节讲到的米勒平台了。

米勒平台形成的原因是VG需要对CDG电容充电，其容值越大，米勒平台时间越长，因此，可以直接在MOS管的栅漏之间并联一个电容C1，如下图所示。这样的话，dVSD/dt就会变小，inrush current会变小。

上图中的R1与R2是一个分压网络，其值决定了PMOS的栅源电压，一般VGS有限制，所以R1与R2需满足：

R2一般可在1k-10k，又由于VGS与RDS的趋势曲线如下，所以R1也不可太小，否则会使得RDS太大。一般取VSG的最大值计算，在此基础上将R1增加一些，这样管子被完全打开的同时，RDS不会太大。

C1的值可以通过以下公式计算，其中gfs为跨导，IINRUSH为限制的最大浪涌电流，CLOAD为未添加R1与C1时，对板子浪涌电流实测结果估算而来。

实验室并无电流探头，因此无法得知CLOAD的值，因此可大概选择C1容值为10-100nF。

下图为使用IRF6216作为电源开关进行仿真计算，输入电压为70V，负载电流为0.7A，带一个容性负载。

首先选择R2 = 10kΩ，在IRF6216的手册上标注其VGS,max = 20V，因此可计算得R1为25kΩ，可以选择再大一些的阻值。在没有C1的情况下，其ID曲线如图所示：初始的浪涌电流达到了80A。

在MOS管的GD之间并联一个电容C，取值为20nF，其浪涌电流降低到了10A，如下图所示。相应得，其后级电压变化速度降低。

由于米勒平台时间变长，MOS管在这段时间内RDS较大，所以其热损耗会变大；因此如果在高温环境下，不可使米勒平台时间过长，否则MOS管发热过大，可能会损坏器件。