MOS管開關時的米勒效應

一、MOSFET的開通過程

        MOSFET的柵極驅動過程,可以簡單的理解爲驅動源對MOSFET的輸入電容(主要是柵源極電容Cgs)的充放電過程,當給柵極施加驅動電壓後,MOSFET開通過程會分爲4個階段,其中Vgs、Ig、Vds、Id之間的關係如下圖:

        t0-t1:Vgs快速上升,Ig逐漸降低。因爲Vgs還沒上升到MOSFET的開通電壓,因此Id一直爲0。

        t1-t2:Vgs上升到Vgs(th),MOSFET開通,Id開始上升,Vds開始下降,MOSFET進入飽和區。

        t2-t3:由於米勒效應,Vgs會持續一段時間不再上升,此時Id已經達到最大,而Vds還在繼續下降,直到米勒電容充滿電。Vgs在當前階段會保持不變,形成一個電壓平臺,稱爲米勒平臺。

        t3-t4:米勒電容充滿電,Vgs繼續上升到外界驅動電壓的值,此時MOSFET進入電阻區,Vds徹底降下來,開通結束。

二、米勒平臺的形成

        在MOS開通前,D極電壓大於G極電壓,則MOS寄生電容Cgd中就會儲存着電荷。當MOS完全導通後G極電壓又會大於D極電壓,則Cgd中又會儲存極性方向相反的電荷。因此在MOS管開通的過程中,會有一個時間段,G極的驅動電荷用於中和Cgd中的電荷,並繼續灌入電荷使其中電荷的極性反向。這個時間段就是米勒平臺形成的時間段。

三、米勒效應的影響與解決方法

        米勒效應會嚴重增加MOS的開通損耗。因爲它延長了MOS的開通時間。同時會降低MOS的開關速度。

解決方法:

        1)、驅動電路在G級和S級之間加足夠大的電容可以消除米勒效應。但此時開關時間會拖的很長。一般推薦值加0.1Ciess的電容。

        2)、選擇Cgd小的MOS,在MOS的手冊中:

又根據公式:Ciss=Cgs+Cgd,Coss=Cds+Cgd,Crss=Cgd

可以得到Cgd。

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