图片名称

新闻动态

MOS管开关时的米勒效应

发布时间：

2021-01-12

       米勒平台形成的基本原理

MOSFET的栅极驱动过程，可以简单的理解为驱动源对MOSFET的输入电容（主要是栅源极电容Cgs）的充放电过程。
 
当Cgs达到门槛电压之后，MOSFET就会进入开通状态；当MOSFET开通后，Vds开始下降，Id开始上升，此时MOSFET进入饱和区。
 
但由于米勒效应，Vgs会持续一段时间不再上升，此时Id已经达到最大，而Vds还在继续下降，直到米勒电容充满电，Vgs又上升到驱动电压的值，此时MOSFET进入电阻区，此时Vds彻底降下来，开通结束。
 
由于米勒电容阻止了Vgs的上升，从而也就阻止了Vds的下降，这样就会使损耗的时间加长。（Vgs上升，则导通电阻下降，从而Vds下降）

 
 
米勒效应在MOS驱动中臭名昭著，它是由MOS管的米勒电容引发的米勒效应。
 
在MOS管开通过程中，GS电压上升到某一电压值后GS电压有一段稳定值，过后GS电压又开始上升直至完全导通。
 
为什么会有稳定值这段呢？
 
因为，在MOS开通前，D极电压大于G极电压，MOS寄生电容Cgd储存的电量需要在其导通时注入G极与其中的电荷中和，因MOS完全导通后G极电压大于D极电压。米勒效应会严重增加MOS的开通损耗。（MOS管不能很快进入开关状态）
 
所以就出现了所谓的图腾驱动！选择MOS时，Cgd越小开通损耗就越小。米勒效应不可能完全消失。
 
MOSFET中的米勒平台实际上就是MOSFET处于“放大区”的典型标志。
 
用示波器测量GS电压，可以看到在电压上升过程中有一个平台或凹坑，这就是米勒平台。
 

米勒平台形成的详细过程

 
米勒效应指在MOS管开通过程会产生米勒平台，原理如下。
 
理论上驱动电路在G级和S级之间加足够大的电容可以消除米勒效应。但此时开关时间会拖的很长。一般推荐值加0.1Ciess的电容值是有好处的。
 
下图中粗黑线中那个平缓部分就是米勒平台。
 

 
 
 
删荷系数的这张图 在第一个转折点处：Vds开始导通。Vds的变化通过Cgd和驱动源的内阻形成一个微分。因为Vds近似线性下降，线性的微分是个常数，从而在Vgs处产生一个平台。
 
米勒平台是由于mos 的g d 两端的电容引起的，即mos  datasheet里的Crss。
 
这个过程是给Cgd充电，所以Vgs变化很小，当Cgd充到Vgs水平的时候，Vgs才开始继续上升。
 
Cgd在mos刚开通的时候，通过mos快速放电，然后被驱动电压反向充电，分担了驱动电流，使得Cgs上的电压上升变缓，出现平台。

 
t0~t1: Vgs from 0 to Vth.Mosfet没通，电流由寄生二极管Df.
 
t1~t2: Vgs from Vth to Va. Id 
 
t2~t3: Vds下降，引起电流继续通过Cgd，Vdd越高越需要的时间越长，
Ig 为驱动电流。
 
开始降的比较快，当Vdg接近为零时，Cgd增加。直到Vdg变负，Cgd增加到最大，下降变慢。
 
t3~t4: Mosfet 完全导通，运行在电阻区，Vgs继续上升到Vgg。

 
平台后期，VGS继续增大，IDS是变化很小，那是因为MOS饱和了，但是，从楼主的图中，这个平台还是有一段长度的。
 
这个平台期间，可以认为是MOS 正处在放大期。
 
前一个拐点前：MOS 截止期，此时Cgs充电，Vgs向Vth逼进。
前一个拐点处：MOS 正式进入放大期
后一个拐点处：MOS 正式退出放大期，开始进入饱和期。
 
当斜率为dt 的电压V施加到电容C上时(如驱动器的输出电压)，将会增大电容内的电流：
 
I=C×dV/dt  （1）
 
因此，向MOSFET施加电压时，将产生输入电流Igate = I1 + I2，如下图所示。
 
在右侧电压节点上利用式(1)，可得到：
I1=Cgd×d(Vgs-Vds)/dt
=Cgd×(dVgs/dt-dVds/dt)     （2）
 
I2=Cgs×d(Vgs/dt)    （3）
 
如果在MOSFET上施加栅-源电压Vgs，其漏-源电压Vds 就会下降(即使是呈非线性下降)。因此，可以将连接这两个电压的负增益定义为：
 
Av=- Vds/Vgs  （4）
 
将式(4)代入式(2)中，可得：
I1=Cgd×（1+Av）dVgs/dt   （5）
 
在转换(导通或关断)过程中，栅-源极的总等效电容Ceq为：
Igate=I1+I2
=(Cgd×(1+Av)+Cgs)×dVgs/dt
=Ceq×dVgs/dt   （6）
 
式中(1+Av)这一项被称作米勒效应，它描述了电子器件中输出和输入之间的电容反馈。当栅-漏电压接近于零时，将会产生米勒效应。
 
Cds分流最厉害的阶段是在放大区。
 
为什么？因为这个阶段Vd变化最剧烈。平台恰恰是在这个阶段形成。
 
你可认为：门电流Igate完全被Cds吸走，而没有电流流向Cgs。

 

注意数据手册中的表示方法
Ciss=Cgs+Cgd
Coss=Cds+Cgd
Crss=Cgd
 
声明：以上文章内容整理于网络，如涉及到版权问题，请第一时间与我们联系。
 

- End -

上一页

深入浅出H桥驱动电路

开关电源和普通电源有什么区别？

下一页

上一页

深入浅出H桥驱动电路

下一页

开关电源和普通电源有什么区别？

图片名称

深圳宝铭微电子有限公司

Shenzhen Booming Microelectronics Co., Ltd.

  • 公司总机：0755-22665632
    图文传真：0755 - 22665632-808
    联系电话：18826585566 黄先生   
    业务邮箱：boomingmicro@126.com   
    地址：深圳市龙岗区龙城街道腾飞路9号创投大厦 1201室

图片名称

扫一扫，关注我们

版权所有 深圳宝铭微电子有限公司

SEO标签

SPARC晶圆、三相整流桥、Si快恢复二极管、光耦、GAN驱动器、可控硅

技术支持：中企跨境 深圳