臭名昭著的MOS管米勒效应

如下所示是一个NMOS的开关电源电路，阶跃数据信号VG1设定DC脉冲信号2V，波形（震幅2V，工作频率50Hz），T2的打开电压2V，因此MOS管T2会以周期T=20ms开展关闭和截至阶段的转换。

最先模拟仿真Vgs和Vds的波型，会见到Vgs=2V的过程中有一个小平台，有些人会想知道为何Vgs在上升会有一个小平台？

MOS管Vgs小平台

带上这一疑惑，大家试着将电阻器R1由5K改成1K，再度模拟仿真，发觉这一平台越来越不大，几乎没了，这也是为什么呢？

MOS管Vgs小平台有改进

为了更好地了解这类状况，必须基础知识的支撑点。

MOS管的等效电路实体模型

大家通常见到的MOS管图型是左侧这类，右侧的称之为MOS管的等效电路实体模型。

在其中：Cgs称之为GS生存电容，Cgd称之为GD生存电容，键入电容Ciss=Cgs Cgd，导出电容Coss=Cgd Cds，反方向传送电容Crss=Cgd，也叫米勒电容。

假如你没掌握MOS管I/O电容定义，请点一下：陪你了解MOS管主要参数「传热系数、I/O电容及定时开关」

米勒效用的元凶便是米勒电容，米勒效用指其I/O中间的遍布电容Cgd在正相反变大的效果下，促使等效电路键入电容值变大的效用，米勒效用会产生米勒平台。

最先大家必须明白的一个点是：由于MOS管生产制造加工工艺，必然造成Cgd，也就是米勒电容必然存有，因此米勒效用难以避免。

那米勒效用的缺陷是什么呢？

MOS管的打开是一个从无到有的全过程，MOS管D极和S极重合时长越长，MOS管的导通耗损越大。由于拥有米勒电容，拥有米勒平台，MOS管的打开时长拉长，MOS管的导通耗损一定会扩大。

模拟仿真时大家将G极电阻器R1缩小以后，发觉米勒平台有改进？缘故大家应当都知道。

MOS管的打开可以看作是键入电压根据栅压电阻器R1对生存电容Cgs的电池充电全过程，R1越小，Cgs电池充电越快，MOS管打开就越来越快，这也是减少栅压电阻器，米勒平台有改进的缘故。

那在米勒平台到底发生了一些哪些？

以NMOS管而言，在MOS管打开以前，D极电压是超过G极电压的，伴随着键入电压的扩大，Vgs在扩大，Cgd储存的正电荷与此同时必须和键入电压开展中合，由于MOS管彻底导通时，G极电压是超过D极电压的。

因此在米勒平台，是Cgd电池充电的全过程，此刻Vgs转变则不大，当Cgd和Cgs处于同样水准时，Vgs才逐渐再次升高。

大家下列下图来剖析米勒效用， 这一原理图是一个什么原因？

MOS管D极负荷是电感器加续流二极管，工作模式和DC-DC BUCK一样，MOS管导通时，VDD对电感器L开展电池充电，由于MOS管导通时长非常短，可以类似电感器为一个直流电源，在MOS管关掉时，续流二极管给电感器L给予一个泄流途径，产生续流。

MOS管的打开可以分成4个环节。

t0~t1环节

从t0逐渐，G极给电容Cgs电池充电，Vgs从0V升高到Vgs(th)时，MOS管都处在截至情况，Vds维持不会改变，Id为零。

t1~t2环节

从t1后，Vgs超过MOS管打开电压Vgs(th)，MOS管逐渐导通，Id电流量升高，这时的等效电路图如下所示所显示，在IDS电流量沒有做到电感器电流量时，一部分电流量会穿过二极管，二极管DF仍是导通情况，二极管的两边处在一个钳位情况，这个时候Vds电压几乎不会改变，只有一个不大的降低（杂散电感器的危害）。

t1~t2环节闭合电路

t2~t3环节

伴随着Vgs电压的升高，IDS电流量和电感器电流量一样时，MOS管D极电压不会再被二极管DF钳位，DF处在反方向截至情况，因此Vds逐渐降低，此刻G极的工作电压迁移给Cgd电池充电， Vgs发生了米勒平台，Vgs电压保持不会改变，Vds慢慢降低至导通损耗VF。

t2~t3环节闭合电路

t3~t4环节

当米勒电容Cgd充斥着电后，Vgs电压再次升高，直到MOS管彻底导通。

融合MOS管导出曲线图，汇总一下MOS管的导通全过程

t0~t1，MOS管处在截至区；t1后，Vgs超出MOS管打开电压，伴随着Vgs的扩大，ID扩大，当ID升高到和电感器电流量一样时，续流二极管反方向截至，t2~t3时间范围，Vgs进到米勒平台期，这个时候D极电压不会再被续流二极管钳位，MOS的夹断区缩小，t3后进到线形电阻器区，Vgs则再次升高，Vds慢慢减少，直到MOS管彻底导通。

MOS管导出曲线图

今日的文章到这儿就结束了，期待对您有协助，大家下一期见。

创作者：还记得诚

来源于：还记得诚电子产品设计

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