MOS管開關時的米勒效應--通俗易懂篇

2021-02-19 電源研發精英圈

米勒效應指在MOS管開通過程會產生米勒平臺，原理如下。

理論上驅動電路在G級和S級之間加足夠大的電容可以消除米勒效應。但此時開關時間會拖的很長。一般推薦值加0.1Ciess的電容值是有好處的。

下圖中粗黑線中那個平緩部分就是米勒平臺。

刪荷係數的這張圖 在第一個轉折點處：Vds開始導通。Vds的變化通過Cgd和驅動源的內阻形成一個微分。因為Vds近似線性下降，線性的微分是個常數，從而在Vgs處產生一個平臺。

米勒平臺是由於mos 的g d 兩端的電容引起的，即mos  datasheet裡的Crss 。

這個過程是給Cgd充電，所以Vgs變化很小，當Cgd充到Vgs水平的時候，Vgs才開始繼續上升。

Cgd在mos剛開通的時候，通過mos快速放電，然後被驅動電壓反向充電，分擔了驅動電流，使得Cgs上的電壓上升變緩，出現平臺。

t0~t1: Vgs from 0 to Vth.Mosfet沒通.電流由寄生二極體Df.

t1~t2: Vgs from Vth to Va. Id 

t2~t3: Vds下降.引起電流繼續通過Cgd. Vdd越高越需要的時間越長.

Ig 為驅動電流.

開始降的比較快.當Vdg接近為零時,Cgd增加.直到Vdg變負,Cgd增加到最大.下降變慢.

t3~t4: Mosfet 完全導通,運行在電阻區.Vgs繼續上升到Vgg.

平臺後期，VGS繼續增大，IDS是變化很小，那是因為MOS飽和了。。。，但是，從樓主的圖中，這個平臺還是有一段長度的。

這個平臺期間，可以認為是MOS 正處在放大期。

前一個拐點前：MOS 截止期，此時Cgs充電，Vgs向Vth逼進。

前一個拐點處：MOS 正式進入放大期

後一個拐點處：MOS 正式退出放大期，開始進入飽和期。

當斜率為dt 的電壓V施加到電容C上時(如驅動器的輸出電壓)，將會增大電容內的電流：

I=C×dV/dt  （1）

因此，向MOSFET施加電壓時，將產生輸入電流Igate = I1 + I2，如下圖所示。

在右側電壓節點上利用式(1)，可得到：

I1=Cgd×d(Vgs-Vds)/dt=Cgd×(dVgs/dt-dVds/dt)     （2）

I2=Cgs×d(Vgs/dt)    （3）

如果在MOSFET上施加柵-源電壓Vgs，其漏-源電壓Vds 就會下降(即使是呈非線性下降)。因此，可以將連接這兩個電壓的負增益定義為：

Av=- Vds/Vgs  （4）

將式(4)代入式(2)中，可得：

I1=Cgd×（1+Av）dVgs/dt   （5）

在轉換(導通或關斷)過程中，柵-源極的總等效電容Ceq為：

Igate=I1+I2=(Cgd×(1+Av)+Cgs)×dVgs/dt=Ceq×dVgs/dt   （6）

式中(1+Av)這一項被稱作米勒效應，它描述了電子器件中輸出和輸入之間的電容反饋。當柵-漏電壓接近於零時，將會產生米勒效應。

Cds分流最厲害的階段是在放大區。為啥？ 因為這個階段Vd變化最劇烈。平臺恰恰是在這個階段形成。你可認為：門電流Igate完全被Cds吸走，而沒有電流流向Cgs。

注意數據手冊中的表示方法

Ciss=Cgs+Cgd

Coss=Cds+Cgd

Crss=Cgd

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