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臭名昭著的MOS管米勒效应

发布时间:2021/12/12 6:05:00

来源:http://www.szinter.com.cn/news735854.html

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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