一、米勒平臺(tái)的形成機(jī)制
在MOSFET的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中,驅(qū)動(dòng)源對(duì)MOSFET輸入電容(主要是柵源極電容Cgs)的充放電起著關(guān)鍵作用。當(dāng)Cgs的電壓達(dá)到門(mén)檻電壓時(shí),MOSFET開(kāi)始進(jìn)入開(kāi)通狀態(tài)。隨著MOSFET的開(kāi)通,漏源電壓Vds逐漸下降, Drain電流Id相應(yīng)上升,此時(shí)MOSFET處于飽和區(qū)。然而,由于米勒效應(yīng)的影響,柵源電壓Vgs會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)停滯不前。此時(shí),Id已達(dá)到最大值,而Vds仍在繼續(xù)下降,直至米勒電容(Crss)被完全充電,Vgs才恢復(fù)上升,最終達(dá)到驅(qū)動(dòng)電壓的值,MOSFET也隨之進(jìn)入電阻區(qū),Vds完全降低,開(kāi)通過(guò)程結(jié)束。


米勒效應(yīng)的產(chǎn)生源于MOS管的寄生電容,特別是柵漏極電容Cgd。在MOS管開(kāi)通過(guò)程中,當(dāng)柵源電壓Vgs上升至某一值后,會(huì)出現(xiàn)一段平臺(tái)期。這是因?yàn)椋贛OS開(kāi)通前,漏極D的電壓高于柵極G的電壓,導(dǎo)致MOS寄生電容Cgd儲(chǔ)存的電荷需要在導(dǎo)通過(guò)程中注入柵極G,與其中的電荷進(jìn)行中和。只有當(dāng)MOS完全導(dǎo)通后,柵極G的電壓才會(huì)高于漏極D的電壓。米勒效應(yīng)會(huì)顯著增加MOSFET的開(kāi)通損耗,使MOS管無(wú)法迅速進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài),進(jìn)而延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)時(shí)間。
米勒平臺(tái)實(shí)際上是MOSFET處于放大區(qū)的典型特征。通過(guò)示波器測(cè)量柵源電壓Vgs時(shí),可以觀察到在電壓上升過(guò)程中有一個(gè)明顯的平臺(tái)或凹坑,這就是所謂的米勒平臺(tái)。
二、米勒平臺(tái)形成的詳細(xì)過(guò)程
理論上,如果在驅(qū)動(dòng)電路的柵極G和源極S之間添加一個(gè)足夠大的電容,可以有效消除米勒效應(yīng)。然而,這種做法會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)時(shí)間顯著延長(zhǎng)。通常推薦添加相當(dāng)于0.1倍輸入電容(Ciess)的電容值,可以在一定程度上改善米勒效應(yīng),同時(shí)避免開(kāi)關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。




米勒平臺(tái)的形成過(guò)程與Cgd的充電過(guò)程密切相關(guān)。在MOS剛開(kāi)通時(shí),Cgd通過(guò)MOS快速放電,隨后被驅(qū)動(dòng)電壓反向充電,分擔(dān)了驅(qū)動(dòng)電流,導(dǎo)致Cgs上的電壓上升變緩,從而形成平臺(tái)。在米勒平臺(tái)期間,Vgs變化很小,只有當(dāng)Cgd被充電至與Vgs水平相同時(shí),Vgs才會(huì)繼續(xù)上升。
具體來(lái)說(shuō),當(dāng)MOSFET開(kāi)始導(dǎo)通時(shí),Vds的變化通過(guò)Cgd和驅(qū)動(dòng)源的內(nèi)阻形成一個(gè)微分電路。由于Vds近似線性下降,其微分結(jié)果是一個(gè)常數(shù),從而在Vgs處產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)。這一過(guò)程與MOSFET數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的反向傳輸電容Crss密切相關(guān)。
三、米勒平臺(tái)的優(yōu)化與改善方法
為了有效改善米勒平臺(tái)的影響,可以采取以下幾種策略:
(一)增加驅(qū)動(dòng)電路中的電容
在柵極G和源極S之間添加一個(gè)足夠大的電容可以削弱米勒效應(yīng)。然而,這種方法會(huì)延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)時(shí)間,因此需要在改善米勒效應(yīng)和開(kāi)關(guān)速度之間進(jìn)行權(quán)衡。
(二)選擇Cgd較小的MOS管
在選擇MOS管時(shí),應(yīng)盡量選擇Cgd較小的器件。較小的Cgd可以減少米勒平臺(tái)的影響,從而降低開(kāi)通損耗,提高開(kāi)關(guān)效率。
(三)縮短驅(qū)動(dòng)信號(hào)的布線長(zhǎng)度
減少布線長(zhǎng)度可以降低寄生電感,從而降低米勒平臺(tái)引起的震蕩和電壓過(guò)沖。此外,選擇合適的柵極驅(qū)動(dòng)電阻也有助于優(yōu)化電路性能。
(四)使用合適的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻
通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)拈T(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻RG,可以有效減緩米勒效應(yīng)的影響。合適的電阻值可以在驅(qū)動(dòng)電流和開(kāi)關(guān)速度之間取得平衡,避免米勒平臺(tái)引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象。
(五)在GS端并聯(lián)電容
在柵源極之間并聯(lián)電容可以有效抑制寄生電壓,防止米勒平臺(tái)產(chǎn)生震蕩。盡管這種方法會(huì)增加一定的驅(qū)動(dòng)損耗,但可以顯著提高電路的穩(wěn)定性。
〈烜芯微/XXW〉專(zhuān)業(yè)制造二極管,三極管,MOS管,橋堆等,20年,工廠直銷(xiāo)省20%,上萬(wàn)家電路電器生產(chǎn)企業(yè)選用,專(zhuān)業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產(chǎn)品,如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以直接聯(lián)系下方的聯(lián)系號(hào)碼或加QQ/微信,由我們的銷(xiāo)售經(jīng)理給您精準(zhǔn)的報(bào)價(jià)以及產(chǎn)品介紹
聯(lián)系號(hào)碼:18923864027(同微信)
QQ:709211280