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  • MOS管的米勒效應解析
    • 發布時間:2024-07-20 18:17:43
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    MOS管的米勒效應解析
    1)首先了解下米勒電容
    MOS管的米勒效應
    如上圖,我們可以看到MOS內部其實存在寄生電容,如Cgs,Cds,Cgd;其實在給柵極電壓過程就是給電容充電的過程。
    輸入電容:CIN=Cgs+Cgd;
    輸出電容:COUT=Cds+Cgd;
    反向傳輸電容:CRSS=Cgd,即米勒電容。
    以上這三個電容構成串并聯組合電路,是相互影響的,其中重要就是Cgd,這個電容不是恒定的,是隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化的,同時會影響柵極和源極電容的充電。
    2)米勒效應
    米勒效應是指MOS管的g,d之間的CRSS在開關作用時引起的瞬態變化。即電容的負反饋。
    在驅動柵極前 CRSS是高電壓,當驅動波形上升到閾值電壓時,MOS導通,d極電壓急劇下降,通過CRSS拉低g腳的驅動電壓,如果驅動功率不足的話,將在驅動波形上留下一個階梯狀,如圖:
    MOS管的米勒效應
    有時甚至會有一個下降尖峰平臺,而這個平臺增加了MOS的導通時間,使得MOS管的功耗增大。
    3)MOS管的導通和關閉
    MOS管的米勒效應
    a)T0-T1階段,這個過程的驅動電路Ig給Cgs充電,Vgs上升,Vds和Id保持不變,一直維持到T1時刻,Vgs上升至閾值開啟電壓Vg(th).T1之前MOS管都是截止的。
    b)T1-T2階段,T1時刻MOS管開始導通,同時Id開始增加,這個時間段的驅動電流繼續為Cgs充電,Id逐漸上升,Vds稍微下降,因為在雜散電感上有一定的壓降。T1時刻開始MOS管開始進入飽和區,Id=Vgs*Gm。Gm是跨導,只要Id不變Vgs就不變,在Id上升到最大值之后,Vgs基本維持不變。
    c)T2-T3階段,T2時刻開始進入米勒平臺,也就是Vgs維持不懂的一個平臺時期,此時Id最大,Vgs驅動電流繼續給Cgd充電,Vgs出現了米勒效應,VGS維持不變,但是Vds開始下降了。
    d)T3-T4階段,當米勒電容Cgd充滿電后,VGS繼續上升至MOS管完全導通。
    在米勒平臺,Cgd充電時,Vgs基本沒變化,當Cgd和Cgs處于同等水平時,Vgs才開始繼續上升。
    4)如何減小米勒效應
    米勒效應其實是有害的,會導致開啟延時,且功耗增大,但是MOS管的工藝原因,一定會存在Cgd,所以米勒效應不可避免。
    可以通過一下措施來減小米勒效應:
    (1)提高驅動電壓或者減小驅動電阻,可以通過增大驅動電流的方式,快速充電,但是可能會因為寄生電感引起振蕩。
    (2)ZVS零電壓開關技術可以消除米勒效應,即在VDS為0時開啟溝道,主要用于大功率應用上。
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