MOS管的米勒效应-讲的很详细.doc

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资源描述

1、米勒效应的影响:MOSFET 的栅极驱动过程,可以简单的理解为驱动源对 MOSFET 的输入电容(主要是栅源极电容 Cgs)的充放电过程;当 Cgs 达到门槛电压之后, MOSFET 就会进入开通状态;当 MOSFET 开通后,Vds 开始下降,Id 开始上升,此时 MOSFET进入饱和区;但由于米勒效应,Vgs 会持续一段时间不再上升,此时 Id 已经达到最大,而 Vds 还在继续下降,直到米勒电容充满电,Vgs 又上升到驱动电压的值,此时 MOSFET 进入电阻区,此时 Vds 彻底降下来,开通结束。由于米勒电容阻止了 Vgs 的上升,从而也就阻止了 Vds 的下降,这样就会使损耗的时间加

2、长。 (Vgs 上升,则导通电阻下降,从而 Vds 下降)米勒效应在 MOS 驱动中臭名昭著,他是由 MOS 管的米勒电容引发的米勒效应,在 MOS 管开通过程中,GS 电压上升到某一电压值后 GS 电压有一段稳定值,过后 GS 电压又开始上升直至完全导通。为什么会有稳定值这段呢?因为,在 MOS开通前,D 极电压大于 G 极电压,MOS 寄生电容 Cgd 储存的电量需要在其导通时注入 G 极与其中的电荷中和,因 MOS 完全导通后 G 极电压大于 D 极电压。米勒效应会严重增加 MOS 的开通损耗。 (MOS 管不能很快得进入开关状态)所以就出现了所谓的图腾驱动!选择 MOS 时,Cgd 越

3、小开通损耗就越小。米勒效应不可能完全消失。MOSFET 中的米勒平台实际上就是 MOSFET 处于“放大区”的典型标志用用示波器测量 GS 电压,可以看到在电压上升过程中有一个平台或凹坑,这就是米勒平台。米勒效应指在 MOS 管开通过程会产生米勒平台,原理如下。理论上驱动电路在 G 级和 S 级之间加足够大的电容可以消除米勒效应。但此时开关时间会拖的很长。一般推荐值加 0.1Ciess 的电容值是有好处的。下图中粗黑线中那个平缓部分就是米勒平台。删荷系数的这张图 在第一个转折点处:Vds 开始导通。Vds 的变化通过 Cgd 和驱动源的内阻形成一个微分。因为 Vds 近似线性下降,线性的微分是

4、个常数,从而在 Vgs 处产生一个平台。米勒平台是由于 mos 的 g d 两端的电容引起的,即 mos datasheet 里的 Crss 。这个过程是给 Cgd 充电,所以 Vgs 变化很小,当 Cgd 充到 Vgs 水平的时候,Vgs才开始继续上升。Cgd 在 mos 刚开通的时候,通过 mos 快速放电,然后被驱动电压反向充电,分担了驱动电流,使得 Cgs 上的电压上升变缓,出现平台tot1: Vgs from 0 to Vth.Mosfet 没通.电流由寄生二极管 Df.t1t2: Vgs from Vth to Va. Id t2t3: Vds 下降.引起电流继续通过 Cgd. V

5、dd 越高越需要的时间越长.Ig 为驱动电流.开始降的比较快.当 Vdg 接近为零时,Cgd 增加.直到 Vdg 变负,Cgd 增加到最大.下降变慢.t3t4: Mosfet 完全导通,运行在电阻区.Vgs 继续上升到 Vgg. 平台后期,VGS 继续增大,IDS 是变化很小,那是因为 MOS 饱和了。 。 。 ,但是,从楼主的图中,这个平台还是有一段长度的。这个平台期间,可以认为是 MOS 正处在放大期。前一个拐点前:MOS 截止期,此时 Cgs 充电,Vgs 向 Vth 逼进。前一个拐点处:MOS 正式进入放大期后一个拐点处:MOS 正式退出放大期,开始进入饱和期。当斜率为 dt 的电压

6、V 施加到电容 C 上时(如驱动器的输出电压),将会增大电容内的电流:I=CdV/dt (1)因此,向 MOSFET 施加电压时,将产生输入电流 Igate = I1 + I2,如下图所示。在右侧电压节点上利用式(1),可得到:I1=Cgdd(Vgs-Vds)/dt=Cgd(dVgs/dt-dVds/dt) (2)I2=Cgsd(Vgs/dt) (3)如果在 MOSFET 上施加栅-源电压 Vgs,其漏-源电压 Vds 就会下降(即使是呈非线性下降)。因此,可以将连接这两个电压的负增益定义为:Av=- Vds/Vgs (4)将式(4)代入式(2)中,可得:I1=Cgd(1+Av)dVgs/dt

7、 (5)在转换(导通或关断)过程中,栅-源极的总等效电容 Ceq 为:Igate=I1+I2=(Cgd(1+Av)+Cgs)dVgs/dt=CeqdVgs/dt (6)式中(1+Av)这一项被称作米勒效应,它描述了电子器件中输出和输入之间的电容反馈。当栅-漏电压接近于零时,将会产生米勒效应。Cds 分流最厉害的阶段是在放大区。为啥? 因为这个阶段 Vd 变化最剧烈。平台恰恰是在这个阶段形成。你可认为:门电流 Igate 完全被 Cds 吸走,而没有电流流向 Cgs。当 Cgd 通过 mos 放电结束后(即在平台区 Cgd 先放电然后 Vgs 给它充电),MOS 进入了饱和阶段,Vd 变化缓慢。虽然 Vgs 的增长也能够让部分电流流想 Cds,但主要的门电流是流向 Cgs 。门电流的分流比:I1:I2 = Cds:Cgs ,看看电流谁分的多?呵呵。当 mos 放电结束后,近似地认为门电流全部流过 Cgs,因此:Vgs 重新开始增长在手册中,Ciss=Cgs+CgdCoss=Cds+CgdCrss=Cgd

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