一、為什么“軟啟動(dòng)”成為PCBA上電測試的必答題

在SMT貼片加工后的FCT/老化環(huán)節(jié)，常有客戶反饋：板卡一上電就炸IC，或測試儀一合閘就跳閘。根因90%指向同一隱形殺手——浪涌電流。大容量電解、BULK電容在0μs瞬間呈“短路”狀態(tài)，可產(chǎn)生數(shù)十倍于工作電流的尖峰，直接擊穿MCU、FPGA、Driver等高價(jià)IC。軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)就是讓“電流爬坡”而不是“跳崖”，把ms級(jí)沖擊壓縮到可忽略的μs級(jí)斜率，從而保護(hù)器件、保護(hù)測試設(shè)備、保護(hù)產(chǎn)線良率。

二、浪涌電流到底有多大——算一筆簡單賬

以24V輸入、440μF母線電容為例，若無阻尼直接上電，理論峰值I≈24V/ESR(假設(shè)50mΩ)=480A；即使ESR增加到200mΩ，浪涌仍達(dá)120A，遠(yuǎn)超常規(guī)DC-DC限流閾值(通常5A)。這就是軟啟動(dòng)電路必須介入的底層邏輯。

三、PCBA軟啟動(dòng)四大主流硬件方案

1. NTC熱敏電阻限流
   原理：冷態(tài)高阻→熱態(tài)低阻，串在輸入端。
   優(yōu)點(diǎn)：成本低，2×4mm小封裝，SMT可貼。
   缺點(diǎn)：反復(fù)上下電需冷卻時(shí)間，老化測試節(jié)拍受限；高溫環(huán)境阻值漂移大。
   適用：小功率(<30W)、對(duì)成本極敏感的消費(fèi)級(jí)PCBA。

2. 繼電器/可控硅旁路限流電阻
   原理：上電瞬間先經(jīng)功率電阻限流，延時(shí)10~50ms后繼電器短接電阻。
   優(yōu)點(diǎn)：幾乎零損耗，適合大功率>100W。
   缺點(diǎn)：繼電器體積大、壽命有限；需輔助電源驅(qū)動(dòng)線圈。
   適用：工業(yè)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板。

3. MOSFET斜率控制（dV/dt）
   原理：用RC+MOSFET做“線性”導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)Gate電容讓VDS在2~5ms內(nèi)緩慢下降。
   優(yōu)點(diǎn)：無機(jī)械觸點(diǎn)，可SMT全貼，百萬次上電無疲勞；斜率可編程。
   缺點(diǎn)：MOSFET需選高SOA，Layout散熱要注意。
   適用：中高端工控、醫(yī)療、新能源PCBA，1943科技目前80%客戶方案采用此拓?fù)洹?/p>

4. 集成熱插拔控制器（Hot-Swap）
   原理：內(nèi)部恒流環(huán)+功率MOSFET，通過外置Rsense實(shí)現(xiàn)0.2×IMAX的精密限流。
   優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)點(diǎn)精準(zhǔn)，自帶短路、過壓、欠壓關(guān)斷；數(shù)字接口可回讀電流電壓。
   缺點(diǎn)：單價(jià)高，需I²C/SPI配置。
   適用：服務(wù)器背板、5G基站、高端ATE測試治具。

四、1943科技在SMT產(chǎn)線如何落地“軟啟動(dòng)”工藝

1. DFM評(píng)審階段
   由工藝+測試工程師聯(lián)合審圖，把軟啟動(dòng)器件(NTC、MOSFET、Rsense)納入“高優(yōu)先級(jí)器件”清單，提前校驗(yàn)封裝與銅箔面積：

   • DPAK/D2PAK MOSFET底部散熱焊盤需≥80%鋼網(wǎng)開口，確保0.15mm錫膏量；

   • NTC 0603封裝必須遠(yuǎn)離高頻變壓器>5mm，避免熱耦合誤動(dòng)作。

2. SMT貼片工藝
   使用10溫區(qū)回流爐，峰值溫度控制在245℃±3℃，防止NTC因>250℃發(fā)生不可逆阻值跌落；MOSFET采用“T”形鋼網(wǎng)+0.12mm階梯，降低空洞率至<5%，提升SOA余量。

3. AOI+ICT雙重檢測
   AOI重點(diǎn)檢查MOSFET極性、NTC絲印；ICT針床增加Kelvin四線測試，對(duì)軟啟動(dòng)電阻精度±1%進(jìn)行校驗(yàn)，確保實(shí)際限流點(diǎn)與設(shè)計(jì)值偏差<3%。

4. FCT上電腳本
   1943科技自研“階梯加壓”算法：0→30%→60%→100%額定電壓，每階梯200ms，記錄浪涌峰值。腳本判定：

   • 若IINRUSH>1.5×IWORK，則自動(dòng)標(biāo)記FAIL并回傳MES；

   • PASS板卡繼續(xù)跑全功能，減少現(xiàn)場人工判定誤差。

5. 老化段再確認(rèn)
   每批次抽5%做-40℃/+85℃循環(huán)老化，上下電各500次，監(jiān)測軟啟動(dòng)MOSFET溫升<20℃，驗(yàn)證NTC冷卻恢復(fù)時(shí)間<30s，保證客戶現(xiàn)場可連續(xù)開關(guān)機(jī)不疲勞。

五、典型參數(shù)速查表

六、常見坑位提醒

1. 把NTC當(dāng)“萬能”：高溫車間(>50℃)老化時(shí)，NTC阻值掉到1/3，浪涌反而變大，需并聯(lián)小電阻做“最小值兜底”。

2. MOSFET線性區(qū)停留太久：Gate RC過大導(dǎo)致10ms以上線性工作，SOA瞬間超標(biāo)而炸管；建議用示波器實(shí)測VGS、VDS波形，確保線性區(qū)<5ms。

3. 忽略“黑箱”測試儀：客戶現(xiàn)場ATE內(nèi)阻極低，比廠內(nèi)源更“硬”，務(wù)必讓測試儀也帶軟啟動(dòng)，否則出廠PASS到客戶端FAIL。

七、總結(jié)：軟啟動(dòng)不是成本，是保險(xiǎn)

在1943科技十余年的SMT貼片加工與PCBA測試經(jīng)驗(yàn)里，軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)占“上電故障”改善率的70%以上。把浪涌電流從百安降到幾安，一顆MOSFET或一顆NTC的成本，往往只是后端返修/賠料的十分之一。把軟啟動(dòng)放在DFM階段，而不是出了問題再加“補(bǔ)丁”，才能真正降低總擁有成本，提升客戶一次性交付滿意度。

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