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米勒效应的产生和解决思路

米勒效应(Miller Effect)是指在MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)中,由于栅极和漏极之间的电容(Cgd)在开关过程中引起的一种现象。当MOSFET从关闭状态切换到打开状态时,栅极和漏极之间的电压会因为Cgd的存在而产生一个额外的电压降,这个电压降被称为米勒平台(Miller Plateau)。这个平台会导致MOSFET的开关速度变慢,增加开关损耗,尤其是在高速开关应用中,米勒效应的影响更为显著。

在MOSFET的栅极和漏极之间存在一个由氧化物层构成的电容Cgd。当栅极电压变化时,这个电容会存储和释放电荷。在MOSFET开启时,栅极电压需要达到阈值电压以上,才能使通道形成并允许电流流动。但由于Cgd的存在,漏极电压的变化会通过Cgd对栅极电压产生反馈,导致栅极电压不能立即达到所需的阈值电压,从而产生延迟。在MOSFET开启过程中,由于Cgd的反馈作用,栅极电压会暂时停留在一个较低的水平,形成一个平台,这就是米勒平台。在这个平台上,MOSFET的导通电阻较高,导致较大的功耗。米勒效应的影响主要是以下几个方面:

1.由于米勒平台的存在,MOSFET的开关时间会增加,影响电路的响应速度;

2.在米勒平台上,MOSFET的导通电阻较高,导致较大的功耗,尤其是在高频开关应用中;

3.米勒效应还可能引起电路的振荡,影响电路的稳定性。

为了减轻或消除米勒效应的影响,可以采取一些措施,如使用零电压开关技术、优化PCB布线、选择合适的栅极驱动电阻等。

1.在MOS管的栅极(G)和源极(S)之间加入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。一般推荐值是加0.1Ciess的电容;

2.在PCB布线时,尽量缩短驱动信号的布线长度,以减少寄生电感导致的震荡和电压过充,并选择合适的栅极驱动电阻;

3.减小栅极电阻Rg可以减少米勒效应的影响,因为Rg越小,Cgs充电越快,MOS管开启就越快;

4.如果能在Vds等于零时将MOSFET导通,即利用ZVS(零电压开关)技术,就不会产生米勒效应

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2024-12-27 10:38

针对你那个措施1,就算增加Cgs是不可能消除米勒效应的,因为开关导通分四个阶段(你可以查资料,这里不多说)

第一阶段是VGS电压从零上升到VTH,此阶段就是一个RC充电过程;

第二阶段是VGS电压从VTH上升到VTH+IO/g,此阶段就是电流开始增加,和MOS的跨导相关,VDS电压不变;

第三阶段是VGS电压为VTH+IO/g恒定不变,VGD的电压由(VTH+IO/g-VIN)变成VTH+IO/g,这个阶段才是米勒效应阶段,其米勒电容(Cgd)的一个放充电过程,米勒电容的充放电只有2个路径,一个是Cgd——地——Cgs——Cgd,另外一个路径就是Cgd——地——Rdrve——Cgd,但Vgs电压不变,因此,只能通过Cgd——地——Rdrve——Cgd路径放充电,而米勒效应完全由Cgd与Rdrve决定,和Cgs电容没有关系,增加它是不能消除米勒效应的。针对措施3,前半句没毛病,后半句不准确,可以参考上面解释。

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