1)首先了解下米勒电容
如上图,我们可以看到MOS内部其实存在寄生电容,如Cgs,Cds,Cgd;其实在给栅极电压过程就是给电容充电的过程。
输入电容:CIN=Cgs+Cgd;
输出电容:COUT=Cds+Cgd;
反向传输电容:CRSS=Cgd,即米勒电容。
以上这三个电容构成串并联组合电路,是相互影响的,其中重要就是Cgd,这个电容不是恒定的,是随着栅极和漏极间电压变化而迅速变化的,同时会影响栅极和源极电容的充电。
2)米勒效应
米勒效应是指MOS管的g,d之间的CRSS在开关作用时引起的瞬态变化。即电容的负反馈。
在驱动栅极前 CRSS是高电压,当驱动波形上升到阈值电压时,MOS导通,d极电压急剧下降,通过CRSS拉低g脚的驱动电压,如果驱动功率不足的话,将在驱动波形上留下一个阶梯状,如图:
有时甚至会有一个下降尖峰平台,而这个平台增加了MOS的导通时间,使得MOS管的功耗增大。
3)MOS管的导通和关闭
a)T0-T1阶段,这个过程的驱动电路Ig给Cgs充电,Vgs上升,Vds和Id保持不变,一直维持到T1时刻,Vgs上升至阈值开启电压Vg(th).T1之前MOS管都是截止的。
b)T1-T2阶段,T1时刻MOS管开始导通,同时Id开始增加,这个时间段的驱动电流继续为Cgs充电,Id逐渐上升,Vds稍微下降,因为在杂散电感上有一定的压降。T1时刻开始MOS管开始进入饱和区,Id=Vgs*Gm。Gm是跨导,只要Id不变Vgs就不变,在Id上升到最大值之后,Vgs基本维持不变。
c)T2-T3阶段,T2时刻开始进入米勒平台,也就是Vgs维持不懂的一个平台时期,此时Id最大,Vgs驱动电流继续给Cgd充电,Vgs出现了米勒效应,VGS维持不变,但是Vds开始下降了。
d)T3-T4阶段,当米勒电容Cgd充满电后,VGS继续上升至MOS管完全导通。
在米勒平台,Cgd充电时,Vgs基本没变化,当Cgd和Cgs处于同等水平时,Vgs才开始继续上升。
4)如何减小米勒效应
米勒效应其实是有害的,会导致开启延时,且功耗增大,但是MOS管的工艺原因,一定会存在Cgd,所以米勒效应不可避免。
可以通过一下措施来减小米勒效应:
(1)提高驱动电压或者减小驱动电阻,可以通过增大驱动电流的方式,快速充电,但是可能会因为寄生电感引起振荡。
(2)ZVS零电压开关技术可以消除米勒效应,即在VDS为0时开启沟道,主要用于大功率应用上。
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