大家好！我是解決方案開發課的宮田。這是我第3次執筆。在本專欄中，我想談一下定制産品開發過程中的一點兒經驗。請多指教。

本産品是對安全相關試驗設備“TOS系列”進行改造的定制産品。内容是專門針對直流進行耐電壓試驗和絕緣電阻試驗的低成本産品。另外，需要特别強調的是，該定制品的試驗對象是充電電池。充電電池的試驗和普通家電産品不同，可以預測到的使用場景是所存儲的電能通過試驗用電纜供應到試驗設備上。因此，存在這種能量導緻試驗設備發生故障或者損壞的風險。

需要進行試驗對象（充電電池）的短路保護

将充電電池作為試驗對象時，由于連接或者設置的原因，有可能導緻從試驗對象向本産品輸出過電流，試驗對象形成短路（圖1）。

設計保護電路，檢測這種過電流，對電流進行限制是關鍵所在（圖2）。

可承受高電壓的雙向恒流電路

了解到本次的任務是以低成本設計可以在數kV的高電壓下使用的保護電路，即雙向恒流電路。因此，決定研究使用MOS FET的恒流電路。趕緊實際組成電路進行驗證時發現，在達到MOS FET的擊穿電壓之前可以正常工作，但随着施加電壓的繼續增加，當施加擊穿電壓兩倍左右的電壓時，MOS FET損壞，無法繼續進行恒流控制（圖3）。

問題是元件電壓的不平衡

在使用MOS FET的多級串聯制作高電壓的電路時，存在需要注意的問題。當各MOS FET的開關時間産生差異時，各MOS FET的元件電壓就會出現不平衡，可能導緻特定的MOS FET承擔過高的電壓。也就是說，降低元件電壓的不平衡現象是進行MOS FET串聯時的最大問題。但是，在這個階段我并沒有發現這個問題。

在先前制作的實驗電路中，恒流的動作沒有問題，但無法解決耐電壓的問題。因此，嘗試通過增加串聯級數等方式增加耐電壓，但仍然無法解決每個元件的電壓不平衡的問題，當然也造成了元件的損壞，讓人一籌莫展。
在這種情況下，老老實實地求助高人才是不二之選。在各位前輩提供的意見中，我了解到了關于MOS FET的寄生電容的問題，從中了解到隻要忽視寄生電容即可。于是，安裝了可以忽視寄生電容的電容器，重新進行驗證（圖4）。

電壓平衡的關鍵零部件是電容器

MOS FET的寄生電容因施加電壓和溫度的不同會發生變化。在最初研究的MOS FET恒流電路（圖3），由于寄生電容的變化（波動），導緻在各級施加的電壓出現不平衡，結果導緻在一個MOS FET上施加了過大的電壓，造成破壞。
但是，在重新研究的電路（圖4）中，通過增加電壓平衡用電容器，不再産生因寄生電容導緻的施加電壓時的電容波動，即使在施加高電壓的情況下，也不會造成破壞，輕松組成了高電壓雙向恒流電路。從成本方面來說，金額僅相當于通常的高耐壓零部件1/4左右，在不會大幅變更規格的情況下，低成本完成設計。

重新确認零部件的基本特性

在遇到某個難題而一籌莫展時，首先要做的事情就是冷靜地重新确認零部件 規格，性能和特性，我認為這一點是非常重要的。如果當時能夠認識到這一點，這次的煩惱可能早就迎刃而解了（MOS FET的寄生電容變化是FET的基本特性）。

這次聽到前輩的建議後才發現這個問題，最終得以解決。但是，我深刻的認識到，這本來應該是我自己就能夠解決的。對于這件事的感受是，無論在任何情況下都不要着急，必須冷靜地思考，推測和執行。

本項目的開發日程雖然略有推遲，但成功完成了具有足夠的功能，并控制了成本的電路，因此得到了領導的鼓勵，對我說“辛苦了”。

這個時候，我暗下決心：今後将不斷積累知識和經驗，成為一名出色的工程師。