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米勒效應(yīng)對(duì)MOSFET開關(guān)過程有什么影響嗎
  • 發(fā)布時(shí)間:2022-11-17 19:20:42
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米勒效應(yīng)對(duì)MOSFET開關(guān)過程有什么影響嗎
下面以圖10中電機(jī)控制電路來說明米勒效應(yīng)對(duì)MOSFET開通關(guān)斷過程的影響。
在圖10控制電路中,上管導(dǎo)通時(shí),VDD通過Q1、Q4對(duì)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁;上管關(guān)斷時(shí),電機(jī)通過Q4、Q3進(jìn)行去磁。在整個(gè)工作過程中,Q4一直保持開通,Q1, Q2交替開通來對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁和去磁。
米勒效應(yīng) MOSFET
圖10. 電機(jī)控制電路
圖11,圖12是上下管開通關(guān)斷時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓測(cè)試波形??梢郧宄目吹?,在上管開通和關(guān)斷時(shí),下管柵極上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰,尖峰的電壓增加了上下管同時(shí)導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn),嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成非常大的電流同時(shí)流過上下管,損壞器件。
米勒效應(yīng) MOSFET
圖11. 上管開通下管關(guān)斷時(shí)的測(cè)試波形
米勒效應(yīng) MOSFET
圖12. 上管關(guān)斷上管開通時(shí)的測(cè)試波形
下管開通關(guān)斷出現(xiàn)的這種波形是由漏柵電容導(dǎo)致的寄生開通現(xiàn)象(如圖13所示)。在下管關(guān)斷后,上管米勒平臺(tái)結(jié)束時(shí),橋臂中點(diǎn)電壓由0升到VDD,MOSFET的源極和漏極之間產(chǎn)生陡峭的的dV/dt。
由此在漏柵電容產(chǎn)生的電流會(huì)流到柵極,經(jīng)柵極電阻到地,這樣就會(huì)在柵極電阻上產(chǎn)生的電壓降。這種情況,就會(huì)可能發(fā)生上下管同時(shí)導(dǎo)通,損壞器件。
米勒效應(yīng) MOSFET
圖13. MOSFET寄生開通機(jī)制
下管的這個(gè)Vgs尖峰電壓(也有公司稱之為Vgs bouncing)可以表達(dá)為:
米勒效應(yīng) MOSFET
Rgoff驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電阻,Rg,ls(int)為MOSFET柵極固有電阻,Rdrv為驅(qū)動(dòng)IC的電阻。從公式(1)可以看到,該電壓與Rgtot和Cgd呈正向相關(guān)。
所以解決這個(gè)問題有兩類方法:
1. 減小Rgtot。由公式(2)知道,Rg,ls(int)由器件本身決定,Rdrv由驅(qū)動(dòng)IC決定,所以一般是選擇合適的Rg來平衡該Vgs bouncing電壓。
2. 選擇Crss/Ciss(即Cgd/Cgs)低的MOSFET有助于降低Vgs尖峰電壓值。或者在MOSFET柵源之間并上一個(gè)電容,也會(huì)吸收dV/dt產(chǎn)生的漏刪電流。
圖15是在下管的GS兩端并聯(lián)5.5nF電容后的開關(guān)波形,可以看到電壓明顯降低,由圖11中的3.1V降低到1.7V,大大降低了上下管貫通的風(fēng)險(xiǎn)。
米勒效應(yīng) MOSFET
圖15. 下管GS并上5.5nF電容的波形
同理,上管關(guān)斷至米勒平臺(tái)結(jié)束時(shí),下管開通前,橋臂中點(diǎn)電壓由VDD降為0,MOSFET的源極和漏極之間產(chǎn)生陡峭的的dV/dt。由此就會(huì)在柵極上面產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。
同時(shí),由圖11,圖12,可以觀察到,下管開通關(guān)斷過程中,都沒有出現(xiàn)米勒平臺(tái)現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谄溟_通關(guān)斷時(shí),由于Motor中的電流經(jīng)過下管的體二極管續(xù)流,DS兩端電壓很小,所以米勒平臺(tái)也就形成不了了。
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