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  • MOS管的米勒效應(yīng)解析
    • 發(fā)布時間:2024-07-20 18:17:43
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    MOS管的米勒效應(yīng)解析
    1)首先了解下米勒電容
    MOS管的米勒效應(yīng)
    如上圖,我們可以看到MOS內(nèi)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(gòu)成串并聯(lián)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(yīng)
    米勒效應(yīng)是指MOS管的g,d之間的CRSS在開關(guān)作用時引起的瞬態(tài)變化。即電容的負(fù)反饋。
    在驅(qū)動?xùn)艠O前 CRSS是高電壓,當(dāng)驅(qū)動波形上升到閾值電壓時,MOS導(dǎo)通,d極電壓急劇下降,通過CRSS拉低g腳的驅(qū)動電壓,如果驅(qū)動功率不足的話,將在驅(qū)動波形上留下一個階梯狀,如圖:
    MOS管的米勒效應(yīng)
    有時甚至?xí)幸粋€下降尖峰平臺,而這個平臺增加了MOS的導(dǎo)通時間,使得MOS管的功耗增大。
    3)MOS管的導(dǎo)通和關(guān)閉
    MOS管的米勒效應(yīng)
    a)T0-T1階段,這個過程的驅(qū)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(dǎo)通,同時Id開始增加,這個時間段的驅(qū)動電流繼續(xù)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(jìn)入飽和區(qū),Id=Vgs*Gm。Gm是跨導(dǎo),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(jìn)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(qū)動電流繼續(xù)給Cgd充電,Vgs出現(xiàn)了米勒效應(yīng),VGS維持不變,但是Vds開始下降了。
    d)T3-T4階段,當(dāng)米勒電容Cgd充滿電后,VGS繼續(xù)上升至MOS管完全導(dǎo)通。
    在米勒平臺,Cgd充電時,Vgs基本沒變化,當(dāng)Cgd和Cgs處于同等水平時,Vgs才開始繼續(xù)上升。
    4)如何減小米勒效應(yīng)
    米勒效應(yīng)其實是有害的,會導(dǎo)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(yīng)不可避免。
    可以通過一下措施來減小米勒效應(yīng):
    (1)提高驅(qū)動電壓或者減小驅(qū)動電阻,可以通過增大驅(qū)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(guān)技術(shù)可以消除米勒效應(yīng),即在VDS為0時開啟溝道,主要用于大功率應(yīng)用上。
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