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  • 影響MOS管開關(guān)速度的因素,米勒效應(yīng)詳解
    • 發(fā)布時間:2024-05-08 20:22:45
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    影響MOS管開關(guān)速度的因素,米勒效應(yīng)詳解
    米勒效應(yīng),在電子學(xué)反相放大電路中,輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用,其等效到輸入端的電容值會擴大1+K倍,其中K是該級放大電路電壓放大倍數(shù)。雖然一般密勒效應(yīng)指的是電容的放大,但是任何輸入與其它高放大節(jié)之間的阻抗也能夠通過密勒效應(yīng)改變放大器的輸入阻抗。簡單來說,就是放大電路中由于寄生電容的影響,導(dǎo)致的電路輸入阻抗改變的現(xiàn)象,最終的影響表現(xiàn)在電路的頻率響應(yīng)發(fā)生改變。
    場效應(yīng)管 米勒效應(yīng)
    MOS管的電容
    輸入電容Ciss
    DS短接,用交流信號測得的GS之間的電容,Ciss由GS電容和GD電容并聯(lián)而成,即Ciss=Cgs+Cgd,當輸入電容充電至閾值電壓,MOS管才打開,放電至一定的值,MOS管才關(guān)閉,所以Ciss和MOS管的開關(guān)時間有很大的關(guān)系。
    輸出電容Coss
    GS短接,用交流信號測得的DS之間的電容,Coss由GD電容和DS電容并聯(lián)而成,即Coss=Cgd+Cds。
    反向傳輸電容Crss
    S接地,GD之間的電容,即Crss=Cgd。
    從MOS管的開關(guān)過程了解米勒效應(yīng)
    場效應(yīng)管 米勒效應(yīng)
    t0-t1:
    當驅(qū)動開通脈沖加到MOSFET的G極和S極,等效于給輸入電容Ciss充電(由于Cgs>>Cgd,主要是為Cgs充電),由于輸入電容的存在,VGS只能以一定的斜率上升,這也是限制MOS管開關(guān)速度的一個因素;VGS緩慢上升到VGS(th),在這個過程中,MOS管一直處于關(guān)斷狀態(tài),此時已有微小的電流流過;VDS的電壓保持VDD不變。
    t1~t2:
    當VGS達到VGS(th),MOS開始導(dǎo)通,此時柵極電壓繼續(xù)給輸入電容Ciss充電,漏極開始流過電流ID,隨著VGS的上升,ID也逐漸增大,VDS仍然保持VDD;在功率MOS管的開關(guān)過程中,此階段功耗比較大,在VGP點達到最大,但持續(xù)時間相對較短。
    t2~t3:
    當VGS電壓達到VGP,ID達到最大值,VDS開始下降,CGD上的電壓也隨之減小,也就伴隨著CGD的放電,柵極電流基本上用于 CGD 的放電,使得MOSFET的柵極電壓基本保持不變,此時進入米勒平臺時期(米勒平臺就是對GS充電、放電過程中,VGS電壓保持不變的時間段),米勒平臺的存在使得開關(guān)時間增長,開關(guān)損耗增大。
    t3~t4:
    CGD放電完成,米勒平臺結(jié)束,VDS繼續(xù)下降,ID保持不變,MOSFET基完全導(dǎo)通。
    減小米勒效應(yīng)對MOS開關(guān)速度帶來的影響,可以采取以下幾點措施:
    選擇Cgd較小的MOS管;
    提高驅(qū)動電壓,避免出現(xiàn)驅(qū)動電壓臨界于平臺電壓的現(xiàn)象;
    增強控制信號的驅(qū)動能力;
    降低VDD電壓。
    MOS管開通過程米勒效應(yīng)的應(yīng)對措施
    減緩驅(qū)動強度
    場效應(yīng)管 米勒效應(yīng)
    a. 提高MOS管G極的輸入串聯(lián)電阻,一般該電阻阻值在1~100歐姆之間,具體值看MOS管的特性和工作頻率,阻值越大,開關(guān)速度越緩。
    b. 在MOS管GS之間并聯(lián)瓷片電容,一般容量在1nF~10nF附近,看實際需求。調(diào)節(jié)電阻電容值,提高電阻和電容,降低充放電時間,減緩開關(guān)的邊沿速度,這個方式特別適合于硬開關(guān)電路,消除硬開關(guān)引起的振蕩,但是這兩種措施都會引起MOS損耗的上升,取值需要結(jié)合實際電路應(yīng)用。
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