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MOS管开关时米勒效应的详情

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发表于 2022-1-7 13:51 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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`mos管的栅极驱动过程,可以简单的理解为驱动源对MOS管的输入电容(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,MOS管就会进入开通状态;当MOS管开通后,Vds开始下降,ld开始上升,此时MOS管进入饱和区;但由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时ld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MOS管进入电阻区,此时Vds彻底降下来,开通结束。: [; F; U1 {2 E5 D4 U$ M
" K. a3 _7 m# I3 J- X& p* [
& e2 v* g0 p+ \& a% I& A
. _' z  B8 @2 @2 Y# _
  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), C5 {) j" P) ]7 y; }+ ~: x) Z
" ~4 s  ^4 }& T
  米勒效应在MOS管驱动中臭名昭著,他是由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-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管开通前,D极电压大于G极电压,MOS管寄生电容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管完全导通后G极电压大于D极电压。米勒效应会严重增加MOS管的开通损耗。(MOS管不能很快得进入开关状态): N9 ]6 c% K; f' t3 t
( D0 e) X8 y6 o, k8 A+ j; A
  所以就出现了所谓的图腾驱动!!选择MOS管时,Cgd越小开通损耗就越小。米勒效应不可能完全消失。
& ~$ Q8 W0 j" {' ]  h6 F; n4 y2 k, f7 J& F+ l
$ {3 p0 h+ N5 U/ ^
7 Y" Y9 c7 v# ^1 ?
% v; P% M6 S- d# H, x0 q# R
  MOS管中的米勒平台实际上就是MOSFET处于“放大区”的典型标志
( M0 k# f4 \3 L$ s6 o
3 K8 H6 E5 q4 H5 @/ u8 g  E  用用示波器测量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。
; R/ k- H  Z+ i: f6 \6 f& q
4 [4 O- U' o' |; _

+ f" Y6 O; W  B  F, t0 ^% v, V9 [+ J: l( i( Q/ L& |/ z' w' p

$ m6 I% u+ T) q+ f. d. C  U% _  米勒平台形成的详细过程. z* {2 ]) ?8 k7 O
6 l$ t( U- `( W
  米勒效应指在MOS管开通过程会产生米勒平台,原理如下。
: ^; H9 |( g, \9 E! l9 @! k$ L; C. v- i$ y" ]2 D# ^8 f$ K
  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。
1 p2 Y9 A$ V, A. M* q( C  ]" ?6 \) J* Q
; S( [& w' o9 J! ^! x$ L- H- u  O" d
1 W# o1 M" _! R3 H3 K  z9 s! @
& C5 X7 _$ H: ?2 P8 v
  下图中粗黑线中那个平缓部分就是米勒平台。( K' L9 S  K  \9 M7 g- q
8 t9 D: A" l5 J
  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。
. |$ ~' {, F) B
5 ~5 }3 X5 {" J3 v  w( S' z  米勒平台是由于mos的gd两端的电容引起的,即mosdatasheet里的Crss。
: x! C- Z' e; t' h$ m3 x7 l3 h" O* [$ [- U8 f
  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。7 I( A& G# b; [5 E, p9 U& b7 C
  R$ l+ ^1 }7 U+ a3 D7 u

! T, t1 u! g# h6 Q  c$ ~
4 s0 |# e/ \; P# S  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。6 h  E" Z. i& C2 S
3 G3 ?9 h6 l/ p( P

  {' D  c8 |. @/ ^. m" r! P
: |2 g: y0 U7 [5 D% g! H`
% w5 x% [& V! }+ l# N3 G! E: {

: {) B- T7 w* U' K0 h+ h

: P# Y  T9 f% I7 t0 n& Z3 b6 R
& e4 ]+ q7 ~0 ~5 n
3 u' s% o4 I' Q" b; U) u

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2#
发表于 2022-1-7 15:25 | 只看该作者
Vds的降会使损耗的时间加长

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3#
发表于 2022-1-7 16:48 | 只看该作者
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

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4#
发表于 2022-1-7 17:19 | 只看该作者
米勒平台是由于mos的gd两端的电容引起的
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