本文你将了解到米勒效应现象、不同角度看到的米勒效应原因、米勒振荡与抑制措施,预计阅读时间3min。
1 米勒效应现象描述
MOSFET导通前,Vd>Vg,MOSFET导通后,Vg > Vd,在MOSFET导通过程中,Cgd放电并反向充电,期间Vgs基本维持不变,Cgd反向充电完成后,Vgs继续上升直至驱动电压。这种开通关断过程Vgs存在平台乃至振荡的现象称为米勒效应,该平台被称为米勒平台。
2 从运放角度理解米勒效应
将MOS管比作反向放大器,输入为Vgs,输出为Vds,Cgd为跨接输入输出的负反馈电容,Cgd等效被放大了(1+A)倍,A为电流放大系数,等效Cgs=(1+A) Cgd+Cgs。Cgd等效被放大了(1+A)倍的现象称为米勒效应。
3 从电压和电流两个角度理解米勒平台
电压角度:Cgd为负反馈电容:Vgs增大,Ids增大,Vds减小,等效Cdg有电流流过,从d流向g,相当于Cgs放电,导致Vgs减小。Vg的充电作用,引起Vgs上升,上升的速度越来越慢,电压负反馈作用引起Vgs下降,下降的速度越来越快,直至达到平衡,Vgs不变,出现米勒平台。
电流角度:Vgs>Vgs(th)后,开关管导通,Vds开始下降,Idg逐渐增大,Igs逐渐减小,Ig完全等于Idg后,Vgs电压不变,即为米勒平台。
4 米勒振荡原因分析
开通过程:在开通过程达到米勒平台前,驱动电阻过小导致栅极电压Vgs上升过快,Ids上升过快,线路寄生电感产生的电压与驱动信号电压叠加,使得栅极电压Vgs超过米勒平台,产生振荡。
关断过程:Vds下降过快,导致Idg>Ig,Cgs放电,Vgs降低,Ids减小,Ids可看作是IL与Idg的叠加,当Ids小于IL时,IL向Cdg充电,即有电流Idg向Vgs充电,导致Ids上升,如此往复形成振荡。
5 米勒振荡抑制措施
源头方面:
在选择MOSFET时,选择Qgd较小的产品。
寄生效应方面:
(1) 驱动走线尽量短,减少寄生电感。
(2) PCB走线时 MOSFET的栅极G网络与漏极D网络应尽量避免平行、避免靠近、避免重叠分布在PCB的上下层,减少栅极G与漏极D之间的寄生电容, 减少外部走线引入的米勒电容。
开关速度方面:
(1) 增大驱动电阻以降低开通速度,但会增加开关损耗。
(2) 栅源并联电容以降低开通速度,但会增加开关损耗
(3) DS增加RC吸收回路。
(4) 母线并联电容,降低Vds下降速度。
总结
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米勒效应是由开关过程中负反馈电容Cgd引起的Vgs平台,由于寄生效应的存在,开关过程可能在米勒平台附近产生振荡。
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解决米勒效应该从减小负反馈电容、降低寄生效应和开关速度入手。