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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(shí)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(huì)擴(kuò)大1+K倍,其中K是該級(jí)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(jiǎn)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(chǎng)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(hào)測(cè)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(dāng)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(shí)間有很大的關(guān)系。
輸出電容Coss
GS短接,用交流信號(hào)測(cè)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(chǎng)效應(yīng)管 米勒效應(yīng)
t0-t1:
當(dāng)驅(qū)動(dòng)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(gè)因素;VGS緩慢上升到VGS(th),在這個(gè)過程中,MOS管一直處于關(guān)斷狀態(tài),此時(shí)已有微小的電流流過;VDS的電壓保持VDD不變。
t1~t2:
當(dāng)VGS達(dá)到VGS(th),MOS開始導(dǎo)通,此時(shí)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(diǎn)達(dá)到最大,但持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。
t2~t3:
當(dāng)VGS電壓達(dá)到VGP,ID達(dá)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(shí)進(jìn)入米勒平臺(tái)時(shí)期(米勒平臺(tái)就是對(duì)GS充電、放電過程中,VGS電壓保持不變的時(shí)間段),米勒平臺(tái)的存在使得開關(guān)時(shí)間增長(zhǎng),開關(guān)損耗增大。
t3~t4:
CGD放電完成,米勒平臺(tái)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(duì)MOS開關(guān)速度帶來的影響,可以采取以下幾點(diǎn)措施:
選擇Cgd較小的MOS管;
提高驅(qū)動(dòng)電壓,避免出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓臨界于平臺(tái)電壓的現(xiàn)象;
增強(qiáng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力;
降低VDD電壓。
MOS管開通過程米勒效應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施
減緩驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度
場(chǎng)效應(yīng)管 米勒效應(yīng)
a. 提高M(jìn)OS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(shí)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(shí)間,減緩開關(guān)的邊沿速度,這個(gè)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(huì)引起MOS損耗的上升,取值需要結(jié)合實(shí)際電路應(yīng)用。
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