一文吃透“米勒效应”

一、什么是米勒平台？

一张图片，道出了其中的玄机：

图1 Vgs驱动电压波形

当我们在做半桥或全桥驱动时，不可避免地要测试GS间驱动电压信号波形，将时间轴展开，就可以看到如图黑色圆圈内的平台电压的出现；理论上驱动波形为标准方波，可到了GS两端，为什么出现了如图中的平台呢？对，这就是我们将要了解的米勒效应产生的米勒平台。

二、什么是"米勒效应"？

来自百度百科：米勒效应，又叫密勒效应（Miller effect），在电子学反相放大电路中，输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用，其等效到输入端的电容值会扩大1+K倍，其中K是该级放大电路电压放大倍数。虽然一般密勒效应指的是电容的放大，但是任何输入与其它高放大节之间的阻抗也能够通过密勒效应改变放大器的输入阻抗。

对于MOSFET：在共源组态中，栅极与漏极之间的覆盖电容Cgd是密勒电容，Cgd正好跨接在输入端(栅极)与输出端(漏极)之间，故密勒效应使得等效输入电容增大，导致频率特性降低。

关于MOSFET极间电容分绍，如下图示：

图2.1 MOSFET极间电容介绍

图2.2 DATASHEET中MOSFET电容值描述

三、米勒效应动态分解过程分析

1、第一阶段：Vgs充电到MOSFET开启电压；

图3.1 Vgs充电至MOS开启电压Vth

2、第二阶段：Vgs从MOS开启电压Vth继续上升至Id达最大电流时电压Vgs'，注此时MOS并未完全导通；

图3.2 Vgs(Vth)充电至Vgs'(Id达最大值时)

3、第三阶段：米勒平台阶段，Vgs保持不变，Vds开始大幅度下降（说明，在t1-t2阶段，Vds亦会有所下降低），直至0V时刻；

米勒平台是由于 MOS 的gd两端的电容引起的，即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；

图3.3 米勒平台阶段

4、第四阶段：MOS管完全导通，Vgs从平台电压充电至驱动电压VDD；

图3.4 Vgs从平台电压充电至驱动电压VDD

5、第五阶段：MOS管关断过程，即为开通过程的反过程。

图3.5 MOS管关断过程

四、“米勒效应”有什么危害？

从上面的分析过程，我们也可以看出其端倪了： 米勒电容阻止了Vgs的上升与Vds的下降，增加了损耗时间，必然导致其开通损耗的增加，表现为MOS发热严重；

五、如何降低“米勒效应”？

对！是降低而不是避免，因为米勒电容不可能完全消失。那我们如何降低“米勒效应”导致的开关损耗呢？还是从上述的分析过程中得出解决方案：

1. 选择MOS时，选Cgd较小的MOS管；

2. 驱动电压尽量高于平台电压（反证法：若一直保持平台电压，则MOS一直处于线性区，导通阻抗很大，MOS一直工作在平台电压阶段）；

3. 增加驱动电路电流输出能力。