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来源:http://www.szinter.com.cn/news840277.html
如下所示是一个NMOS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开展关闭和截止转换。
首先模拟模拟Vgs和Vds会看到的波型Vgs=2V的过程中有一个小平台,有些人会想知道为何Vgs上升会有一个小平台?
MOS管Vgs小平台
带着这个疑惑,我们试着把电阻器拿走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改进了小平台
为了更好地了解这种情况,必须支持基础知识。
MOS管的等效电路实体模型
常见的MOS管图类型为左侧,右侧称为MOS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生存电容器,键入电容器Ciss=Cgs Cgd,导出电容Coss=Cgd Cds,反向传输电容Crss=Cgd,也叫米勒电容。
假如你没有掌握MOS管I/O请点击电容定义:陪你了解MOS管主要参数「传热系数、I/O及时开关电容器」
米勒效用的罪魁祸首是米勒电容,米勒效用是指I/O电容器遍布中间Cgd在正相反变大的效果下,米勒效用将产生米勒平台,促进等效电路输入电容值变大。
最先大家必须明白的一个点是:由于MOS管道生产制造加工工艺必然会造成Cgd,也就是说,米勒电容器必须存在,所以米勒的效用是不可避免的。
米勒效用的缺陷是什么?
MOS开管是一个从零开始的全过程,MOS管D极和S极重合时间越长,MOS管道的导通损耗越大。由于米勒电容器和米勒平台,MOS管道打开时间拉长,MOS管道的导通耗损必然会扩大。
模拟时,大家都会模拟G极电阻器R缩小后,发现米勒平台有所改进?大家应该都知道原因。
MOS根据格栅压力电阻器,打开管道可视为键入电压R1对生存电容Cgs电池充电全过程,R1越小,Cgs电池充电越快,MOS管道打开得越来越快,这也是为了减少栅压电阻,米勒平台得到了改进。
米勒平台发生了什么?
以NMOS管而言,在MOS管道打开前,D随着键入电压的扩大,极电压超过G极电压,Vgs在扩大,Cgd与此同时,存储的正电荷必须与键入电压中合,因为MOS当管道完全导通时,G极电压超过D极电压。
所以在米勒平台上,是的Cgd电池充电的全过程,此刻Vgs变化不大,当Cgd和Cgs当处于同一水平时,Vgs才逐渐再次上升。
下图分析米勒效用, 原因图是什么?
MOS管D极负荷是电感器连续流二极管的工作模式和DC-DC BUCK一样,MOS管导通时,VDD由于电感器L的电池充电,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当管道关闭时,续流二极管给电感器L一种泄流方式,产生续流。
MOS打开管道可分为四个环节。
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管都处于截止状态,Vds保持不变,Id为零。
t1~t2环节
从t1后,Vgs超过MOS管打开电压Vgs(th),MOS管道逐渐导通,Id当电流增加时,等效电路图如下所示IDS当电流没有达到电感器的电流时,部分电流会二极管,二极管DF二极管两侧仍处于钳位状态,此时仍处于导通状态Vds电压几乎不变,只有一个很小的低(杂散电感器的危害)。
t1~t二环闭合电路
t2~t3环节
伴随着Vgs电压升高,IDS当电流与电感器相同时,MOS二极管的D极电压不会再被二极管控制DF钳位,DF在相反的方向截止,所以VdsG极的工作电压迁移逐渐降低Cgd电池充电, Vgs米勒平台,Vgs电压保持不变,Vds慢慢减少到导通损失VF。
t2~t三环闭合电路
t3~t4环节
当米勒电容Cgd充满电后,Vgs电压再次升高,直到MOS彻底导管。
融合MOS管导曲线图,总结MOS全过程导管
t0~t1,MOS管在截止区;t1后,Vgs超出MOS随着管道打开电压Vgs的扩大,ID扩大,当ID当电感器电流量相同时,续流二极管向相反的方向上升,t2~t3时间范围,Vgs进入米勒平台期,此时D极电压不会再续流二极管钳位,MOS缩小夹断区,t3后进入线形电阻区,Vgs再次上升,Vds慢慢减少,直到MOS彻底导管。
MOS导出曲线图
今天的文章到此结束。我期待着帮助你。下次见。
创作者:还记得诚
来源:我还记得诚电子产品设计
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