米勒平台开通和关断过程分析
文章目录
- 一、米勒平台
- 二、米勒平台开通过程
- 三、米勒平台关断过程
- 四、米勒平台改善措施
一、米勒平台
米勒平台是指在MOSFET开关过程中,栅极电压(Vgs)在达到阈值电压后出现的一个电压暂时保持不变的平台区域。
米勒平台的产生原因是栅漏之间的电容Cgd充电,故Cgd也称为米勒电容。
二、米勒平台开通过程
MOS开通过程可分成四个阶段:
①驱动电路对栅源电容 Cgs 充电,少量电流也会流经Cgd,Vgs 逐渐升高。此时,导电沟道没有形成,Vgs<Vgs(th),Id=0,Vds不变。
②驱动电路继续对Cgs充电,当 Vgs 达到 Vgs(th) 后,MOS开始导通,Id 随 Vgs 升高而增大。
③Cgs充电达到米勒平台时,MOS可以承载完整的负载电流Id,Id达到最大。与此同时,驱动电路的所有电流对Cgd充电,Vgs会维持电平不变的状态(即米勒平台)。Vds开始下降,直到Cgd充满电,米勒平台结束。
④驱动电路继续对Cgs充电,直至Vgs上升至驱动电压,MOS进入完全导通状态,Rds处于最小值。
三、米勒平台关断过程
MOS关断过程与开通过程相反,同样分为四个阶段:
①驱动电路对Cgs放电,Vgs下降,漏极电流Id不变,Vds不变。
②Vgs下降至米勒平台时,驱动电路对Cgd放电,Vgs保持电平不变(即米勒平台),Vds开始上升,直到上升至最大值,漏极电流Id不变。
③Vds上升至最大值时,Cgd放电结束,Cgs继续放电,Vgs开始下降,直到达到Vgs(th),漏极电流Id开始下降至0。
④Cgs继续放电,直到Vgs至0,Id和Vds无变化。
四、米勒平台改善措施
MOS开通和关断过程,平台期间 Vds 和 Id 同时存在,产生较大的导通损耗,故开通和关断过程越快越好。
优化措施:
①选择 Cgd 较小的功率器件,降低米勒效应。
②提高驱动电流(如采用推挽式驱动电路),加快 Cgd 充电速度。
③若d(Vds)/dt很大,Cgd的位移电流(Igd=Cgd*d(Vds)/dt)很大,会更快耗尽栅极驱动电流对Cgd的充放电需求,平台阶段提前结束。可以增加缓冲电路(如 RC 缓冲),降低 d(Vds)/dt,减少 Cgd 的位移电流。
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