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米勒效應的產生和解決思路

米勒效應(Miller Effect)是指在MOSFET(金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)中,由于柵極和漏極之間的電容(Cgd)在開關過程中引起的一種現象。當MOSFET從關閉狀態切換到打開狀態時,柵極和漏極之間的電壓會因為Cgd的存在而產生一個額外的電壓降,這個電壓降被稱為米勒平臺(Miller Plateau)。這個平臺會導致MOSFET的開關速度變慢,增加開關損耗,尤其是在高速開關應用中,米勒效應的影響更為顯著。

在MOSFET的柵極和漏極之間存在一個由氧化物層構成的電容Cgd。當柵極電壓變化時,這個電容會存儲和釋放電荷。在MOSFET開啟時,柵極電壓需要達到閾值電壓以上,才能使通道形成并允許電流流動。但由于Cgd的存在,漏極電壓的變化會通過Cgd對柵極電壓產生反饋,導致柵極電壓不能立即達到所需的閾值電壓,從而產生延遲。在MOSFET開啟過程中,由于Cgd的反饋作用,柵極電壓會暫時停留在一個較低的水平,形成一個平臺,這就是米勒平臺。在這個平臺上,MOSFET的導通電阻較高,導致較大的功耗。米勒效應的影響主要是以下幾個方面:

1.由于米勒平臺的存在,MOSFET的開關時間會增加,影響電路的響應速度;

2.在米勒平臺上,MOSFET的導通電阻較高,導致較大的功耗,尤其是在高頻開關應用中;

3.米勒效應還可能引起電路的振蕩,影響電路的穩定性。

為了減輕或消除米勒效應的影響,可以采取一些措施,如使用零電壓開關技術、優化PCB布線、選擇合適的柵極驅動電阻等。

1.在MOS管的柵極(G)和源極(S)之間加入足夠大的電容可以消除米勒效應,但這樣做會延長開關時間。一般推薦值是加0.1Ciess的電容;

2.在PCB布線時,盡量縮短驅動信號的布線長度,以減少寄生電感導致的震蕩和電壓過充,并選擇合適的柵極驅動電阻;

3.減小柵極電阻Rg可以減少米勒效應的影響,因為Rg越小,Cgs充電越快,MOS管開啟就越快;

4.如果能在Vds等于零時將MOSFET導通,即利用ZVS(零電壓開關)技術,就不會產生米勒效應

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2024-12-27 10:38

針對你那個措施1,就算增加Cgs是不可能消除米勒效應的,因為開關導通分四個階段(你可以查資料,這里不多說)

第一階段是VGS電壓從零上升到VTH,此階段就是一個RC充電過程;

第二階段是VGS電壓從VTH上升到VTH+IO/g,此階段就是電流開始增加,和MOS的跨導相關,VDS電壓不變;

第三階段是VGS電壓為VTH+IO/g恒定不變,VGD的電壓由(VTH+IO/g-VIN)變成VTH+IO/g,這個階段才是米勒效應階段,其米勒電容(Cgd)的一個放充電過程,米勒電容的充放電只有2個路徑,一個是Cgd——地——Cgs——Cgd,另外一個路徑就是Cgd——地——Rdrve——Cgd,但Vgs電壓不變,因此,只能通過Cgd——地——Rdrve——Cgd路徑放充電,而米勒效應完全由Cgd與Rdrve決定,和Cgs電容沒有關系,增加它是不能消除米勒效應的。針對措施3,前半句沒毛病,后半句不準確,可以參考上面解釋。

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02-01 07:26
@殘荷聽雨
針對你那個措施1,就算增加Cgs是不可能消除米勒效應的,因為開關導通分四個階段(你可以查資料,這里不多說)第一階段是VGS電壓從零上升到VTH,此階段就是一個RC充電過程;第二階段是VGS電壓從VTH上升到VTH+IO/g,此階段就是電流開始增加,和MOS的跨導相關,VDS電壓不變;第三階段是VGS電壓為VTH+IO/g恒定不變,VGD的電壓由(VTH+IO/g-VIN)變成VTH+IO/g,這個階段才是米勒效應階段,其米勒電容(Cgd)的一個放充電過程,米勒電容的充放電只有2個路徑,一個是Cgd——地——Cgs——Cgd,另外一個路徑就是Cgd——地——Rdrve——Cgd,但Vgs電壓不變,因此,只能通過Cgd——地——Rdrve——Cgd路徑放充電,而米勒效應完全由Cgd與Rdrve決定,和Cgs電容沒有關系,增加它是不能消除米勒效應的。針對措施3,前半句沒毛病,后半句不準確,可以參考上面解釋。

/分析到位。

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