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影響MOS管開(kāi)關(guān)速度的罪魁禍?zhǔn)祝好桌招?yīng)

01、什么是米勒效應(yīng)?

米勒效應(yīng)又叫密勒效應(yīng)(Miller effect),在電子學(xué)反相放大電路中,輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用,其等效到輸入端的電容值會(huì)擴(kuò)大1+K倍,其中K是該級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)。雖然一般密勒效應(yīng)指的是電容的放大,但是任何輸入與其它高放大節(jié)之間的阻抗也能夠通過(guò)密勒效應(yīng)改變放大器的輸入阻抗。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是放大電路中由于寄生電容的影響,導(dǎo)致的電路輸入阻抗改變的現(xiàn)象,最終的影響表現(xiàn)在電路的頻率響應(yīng)發(fā)生改變。

02、MOS管的電容參數(shù)


輸入電容Ciss

DS短接,用交流信號(hào)測(cè)得的GS之間的電容,Ciss由GS電容和GD電容并聯(lián)而成,即Ciss=Cgs+Cgd,當(dāng)輸入電容充電至閾值電壓,MOS管才打開(kāi),放電至一定的值,MOS管才關(guān)閉,所以Ciss和MOS管的開(kāi)關(guān)時(shí)間有很大的關(guān)系。

輸出電容Coss

GS短接,用交流信號(hào)測(cè)得的DS之間的電容,Coss由GD電容和DS電容并聯(lián)而成,即Coss=Cgd+Cds。

反向傳輸電容Crss

S接地,GD之間的電容,即Crss=Cgd。


03、從MOS管的開(kāi)關(guān)過(guò)程了解米勒效應(yīng)

t0-t1:

◆當(dāng)驅(qū)動(dòng)開(kāi)通脈沖加到MOSFET的G極和S極,等效于給輸入電容Ciss充電(由于Cgs>>Cgd,主要是為Cgs充電),由于輸入電容的存在,VGS只能以一定的斜率上升,這也是限制MOS管開(kāi)關(guān)速度的一個(gè)因素;VGS緩慢上升到VGS(th),在這個(gè)過(guò)程中,MOS管一直處于關(guān)斷狀態(tài),此時(shí)已有微小的電流流過(guò);VDS的電壓保持VDD不變。

t1~t2:

◆當(dāng)VGS達(dá)到VGS(th),MOS開(kāi)始導(dǎo)通,此時(shí)柵極電壓繼續(xù)給輸入電容Ciss充電,漏極開(kāi)始流過(guò)電流ID,隨著VGS的上升,ID也逐漸增大,VDS仍然保持VDD;在功率MOS管的開(kāi)關(guān)過(guò)程中,此階段功耗比較大,在VGP點(diǎn)達(dá)到最大,但持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。

t2~t3:

◆當(dāng)VGS電壓達(dá)到VGP,ID達(dá)到最大值,VDS開(kāi)始下降,CGD上的電壓也隨之減小,也就伴隨著CGD的放電,柵極電流基本上用于 CGD 的放電,使得MOSFET的柵極電壓基本保持不變,此時(shí)進(jìn)入米勒平臺(tái)時(shí)期(米勒平臺(tái)就是對(duì)GS充電、放電過(guò)程中,VGS電壓保持不變的時(shí)間段),米勒平臺(tái)的存在使得開(kāi)關(guān)時(shí)間增長(zhǎng),開(kāi)關(guān)損耗增大。

t3~t4:

◆CGD放電完成,米勒平臺(tái)結(jié)束,VDS繼續(xù)下降,ID保持不變,MOSFET基完全導(dǎo)通。


04、減小米勒效應(yīng)的措施

為了減小米勒效應(yīng)對(duì)MOS開(kāi)關(guān)速度帶來(lái)的影響,可以采取以下幾點(diǎn)措施:

選擇Cgd較小的MOS管;

1.提高驅(qū)動(dòng)電壓,避免出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓臨界于平臺(tái)電壓的現(xiàn)象;

2.增強(qiáng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力;

3.降低VDD電壓。






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