米勒平台形成的原理!如何改善?

科技   2024-11-24 08:13   广东  

米勒平台形成原理

MOSFET的开关驱动过程,可以理解为驱动源对MOSFET的输入电容(主要是栅源极电容Cgs)的充放电过程;当Cgs达到门槛电压之后, MOSFET就会进入开通状态;当MOSFET开通后,Vds开始下降,Id开始上升,此时MOSFET进入饱和区;但由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时Id已经达到最大,而Vds还在继续下降,直到米勒电容充满电,Vgs又上升到驱动电压的值,此时MOSFET进入电阻区,此时Vds彻底降下来,开通结束。

由于米勒电容阻止了Vgs的上升,从而也就阻止了Vds的下降,这样就会使损耗的时间加长。(Vgs上升,则导通电阻下降,从而Vds下降)

米勒效应是由MOS管的米勒电容引发的,在MOS管开通过程中,GS电压上升到某一电压值后GS电压有一段稳定值,过后GS电压又开始上升直至完全导通。为什么会有稳定值这段呢?因为,在MOS开通前,D极电压大于G极电压,MOS寄生电容Cgd储存的电量需要在其导通时注入G极与其中的电荷中和,因MOS完全导通后G极电压大于D极电压。米勒效应会严重增加MOS的开通损耗。(MOS管不能很快得进入开关状态)

所以就出现了所谓的图腾驱动。选择MOS时,Cgd越小开通损耗就越小。米勒效应不可能完全消失。

MOSFET中的米勒平台实际上就是MOSFET处于“放大区”的典型标志。

用示波器测量GS电压,可以看到在电压上升过程中有一个平台或凹坑,这就是米勒平台。

米勒平台形成的详细过程

理论上驱动电路在G级和S级之间加足够大的电容可以消除米勒效应。但此时开关时间会拖的很长。一般推荐值加0.1Ciess的电容值是有好处的。

下图中粗黑线中那个平缓部分就是米勒平台。

栅荷系数的这张图 在第一个转折点处:Vds开始导通。Vds的变化通过Cgd和驱动源的内阻形成一个微分。因为Vds近似线性下降,线性的微分是个常数,从而在Vgs处产生一个平台。

米勒平台是由于mos 的g d 两端的电容引起的,即mos datasheet里的Crss 。

这个过程是给Cgd充电,所以Vgs变化很小,当Cgd充到Vgs水平的时候,Vgs才开始继续上升。

Cgd在mos刚开通的时候,通过mos快速放电,然后被驱动电压反向充电,分担了驱动电流,使得Cgs上的电压上升变缓,出现平台。

米勒平台怎么改善?

增加驱动电路中的电容:在G级和S级之间加足够大的电容可以消除米勒效应,但这样做会延长开关时间。

选择Cgd小的MOS管:在选择MOS管时,尽量选择Cgd较小的器件,这有助于减少米勒平台的影响。

缩短驱动信号布线长度:减少寄生电感导致的米勒平台震荡电压过冲,并选择合适的栅极驱动电阻。

使用合适的门极驱动电阻:通过选择合适的门极驱动电阻RG来减缓米勒效应的影响。

在GS端并联电容:虽然会增加驱动损耗,但可以有效抑制寄生电压,防止米勒平台震荡。


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