在硬件工程领域，PMOS
开关电路是一种极为常见的电路，广泛应用于各类产品的
电源控制中。然而，看似简单的 PMOS 开关电路，在实际应用过程中却可能出现一些棘手的问题。本文将深入探讨这些问题的产生原因，并提供相应的解决办法。
为了更好地理解后续的问题及解决方法，我们先来了解一下 PMOS 开关电路的基本工作原理以及各个器件的作用。当控制信号 PWR_EN 为高电平时，
三极管 Q1 导通，R2 下端接地。由于 R1 和 R2 的分压作用，MOS 管 M1 的 Vgs 会产生压差 Vgs = -Vin * R1 / (R1 + R2)，从而使 M1 导通。相反，当控制信号 PWR_EN 为低电平时，三极管 Q1 不导通，R2 下端悬空，MOS 管 M1 的栅极会被 R1 拉到与输入电压 Vin 相同，即 Vgs = 0，M1 处于不导通状态。通过控制 PWR_EN 的高低，我们就能实现对 PMOS M1 导通和关断的控制，这就是该电路的基本原理。
- PMOS 开关开启瞬间，前级电源电压跌落或被拉死
我们通过仿真实验来分析这个问题。在仿真中，给电路加上 20V 输入电压，电源内阻设为 100mΩ，负载为 10Ω，负载滤波电容为 1000uF。当 PMOS 开启时，输入端 Vin 电源从 20V 瞬间被拉到了 11.8V。这是因为 Vout 网络连接了一个 1000uF 的大电容，开关打开时，输出电压 Vout 要从 0V 上涨到 20V，电容需要从 0V 被充电到 20V。如果开关时间较短，充电电流就会很大。根据公式 I = Q /t = C * U /t（其中 C 为电容量，U 为电压，t 为开关时间），可知充电电流与开关开通时间成反比。而充电电流来源于源端电源，源端电源并非理想电源，存在内阻或线路阻抗，电流增大时会产生压降，导致电压跌落。
通过改变内阻和负载电容进行仿真实验，我们发现内阻越大、负载端电容量越大，电压跌落越明显。若负载需要大电容，我们可以通过调整 R1、R2、C1 的大小来调整 PMOS 开关开通时间，增大开关开通时间 t，从而降低充电电流，减小电源跌落。例如，保持电源内阻为 100mΩ，滤波电容为 1000uF 不变，调整 gs 之间的跨接电容或 R1、R2 的值，都能观察到电压跌落的变化。
需要注意的是，实际电路比仿真更为复杂，除了内阻，还存在
电感等因素，同时输入端的电容在开通瞬间也会给负载电容提供电流，可能使终跌落不明显。此外，输入源端可能有限流保护，开通瞬间拉取电流过大可能导致前级过流保护，使电源被拉死，这些都需要具体情况具体分析。
- PMOS 开关开启瞬间，MOS 管烧毁
MOS 管烧毁通常是因为其未工作在 SOA 区（安全工作区），在这种场景下，容易出现 MOS 管过流的情况。以仿真电路为例，PMOS 型号为 SI4425，电压源 V2 = 20V，内阻 = 100mΩ，负载电容 1000uF，R1 = R2 = 10k，gs 端跨接电容 100nF。仿真结果显示，MOS 管瞬间电流达到了 80A +，而该 PMOS 管允许电流为 50A，超规格使用，存在损坏风险。
我们可以通过调节外围电阻或电容，让 PMOS 更慢开通，从而降低电流。例如，将 gs 间跨接电容分别调至 470nF、1uF、4.7uF，当 Cgs = 1uF 时，Ids 只有 40A，满足 80% 的降额要求。同时，我们还需要结合 SOA 曲线判断功率是否超标。假设该 PMOS 应用场景为单脉冲，通过计算可知，调整 Cgs 电容到 1uF 后，实际功率未超过 PMOS 的功率限制，能工作在 SOA 区，避免损坏。在实际电路应用中，我们一般需要测量 PMOS 开通时的电压和电流曲线，以此判断是否安全。
- PMOS 开关由开启变为断开后，输出端 Vout 电压出现回沟
当 PMOS 断开时，输出电压 Vout 可能会出现先降低、后上升、再下降的回沟现象。这是因为 PMOS 从导通到关断有一个过程，其阻抗会从接近于 0 变为无穷大，存在一段时间有一定阻值，而负载并非恒定电阻。在 Vout 下电过程中，负载获得的电压下降到一定程度，负载电路可能因欠压突然停止工作，所需电流急剧减小，等效电阻突然变大，导致其获得的分压变大，Vout 电压上涨。
通过仿真波形可以发现，回沟出现的时刻正是 PMOS 的 Vgs 电压等于其 Vgsth 的时候。为了解决回沟问题，我们可以让 PMOS 更快关闭，例如将 PMOS 的 g 和 s 跨接的电容从 100nF 调整到 10nF，回沟基本消失。此外，在输出端加一个滤波电容也能避免负载等效 RL 突然变大。加滤波电容后，等效负载变为原本的 RL 和新加电容阻抗的并联，即使原本的 RL 突然变大，总的负载阻抗也不会变得很大。仿真结果显示，在负载端加一个 1uF 的滤波电容后，Vout 完全没有回沟，下电波形良好。
