硬件-MOS管-米勒电容

一：米勒效应解决办法

• 米勒电容:使MOS管上升沿时间变得更长，从而导致MOS管发热更多。
• 解决办法：
• ①首先第一个就是增大MOS管的驱动功率，这是一个万能的方法。要增大MOS管的驱动功率，可以选用专用的MOS管驱动芯片，也可以使用图腾柱驱动；

• ②第二个方法就是在GS之间并联一个10nf的电容。

• 这个电容的作用是在上升沿的第一个阶段，驱动电荷被存储到这一个电容里面，在第二个阶段可以帮忙释放一些出来，给CGD充电，但是似乎作用有限，因为我把这个电容拿掉之后，波形没有明显的变化。
• gs加电容是用来吸收MOS管关断时产生的尖峰电压，防止Mos管误开启，尤其是在桥式驱动电路中,冲击电压只用电阻消耗是不够的。
  

• ③第三个方法就是针对逆变器和开关电源的；可以采用ZVS零电压控制，把VGS的上升沿设置在VDS的过零点，形象一点说就是趁MOS管打瞌睡的时候把它导通，这样可以减小米勒效应带来的影响。

二：米勒电容的示波器图分析

2.1 米勒平台波形图

• 当我们用示波器观察mos管G端的波形时（黄色这条线），中间平缓的区间就是由mos管的米勒电容造成的，这个现象被称之为米勒效应。
  

2.2 米勒电容前置知识

• 补充两个知识点：
  ①使MOS管导通的不是G点关于GND的电压，而是GS两端的电压差Vgs.
  ②G端的PWM上升和下降沿不够陡峭（黄色线），是MOS管发热的主要原因，上升沿的爬升部分用时越长，MOS管发热就越多，下降沿同理，米勒电容延迟了上升和下降沿的时间。
  
• 一个极板跑进了多少+电荷，另一个极板就会被挤出多少+电荷；一个极板被吸走了多少+电荷，另外一个极板就会被补充进多少+电荷

2.3 MOS管的三个电容

在MOS管的等效模型中存在三个电容：

• 输入电容：Ciss=Cgd+Cgs；
  输出电容：Coss=Cgd+Cds;(mos管关断时，D和S两端的电容)
  反向传输电容：Crss=Cgd
  
  

2.4 寄生的Cgd电容(米勒电容)

• Cgd:是今天介绍的主角，米勒电容。因为Cgd在G和D之间，使得输出的信号被耦合到了输出端，导致的后果就是MOS管的开通时间延长，mos管的发热量加大，严重降低了mos管的性能，又或者是使mos管误导通烧毁电路。
• Cgs：造成上升沿缓慢和振铃现象。
• Cds:主要是影响功率回路。
  

2.5 米勒效应三个阶段

• MOS导通过程

• 接上示波器
  黄色表笔测量Vgs;蓝色表笔Vds;紫色表笔测量电流Id;
• 驱动电压是0-5V10k赫兹的PWM，将示波器的扫描时间调到每隔200ns,测得的波形如图。
  
• 黄色的曲线在上升过程中有一个平台，这就是由米勒电容导致的米勒平台。

• ①当在PWM的低电平阶段时,mos管不导通;Vgs=0V ,Cgs两端电压=0v;Cgd两端电压=-7V；Vds=Vcc=7V,Ids=0a
• ②当PWM的上升沿出现时，Vgs电压也就逐渐上升，这个上升的过程标准是3个阶段.

• 第一阶段（红色框框）：驱动电压对Cgs和Cgd同时充电，电压将正电荷推向了G端，电荷兵分两路；一路往下，正电荷被灌进来了Cgs的G端的电压逐渐抬升， 另外一路向上，驱动电压将正电荷推进了Cgd的下极板，下极板的负电荷被中和掉了一部分，上极板的正电荷被挤出了一部分（这是米勒电容的物理现象叫消融），由于此时的MOS管是关断的，这一部分正电荷只能够是流入VCC端电容，电容CGD上极板的电压等于VCC是不变的，下极板的负电荷逐渐被正电荷中和掉，那么这个电容两端的电压差逐渐减少，所以下极板的电压也是逐渐上升的，那么综合来看，这两个电容共同的结果都是使G端的电压逐渐上升，普遍的说法是，此时CGD对电流的分流比较少，所以可以忽略掉这个电容。
  
• 第二个是重点阶段（红色框框）：随着Vgs电压逐渐上升，当Vgs>Vgsth,MOS 管开始逐渐导通，VDS电压会急剧下降，ds两端就像一个开关，闭合电容CGD的上极板电压急剧下降，这个过程中，伴随着大量的正电荷被吸到gs的GND端，与此同时，下极板大量的吸收正电荷，这些正电荷就是从驱动端的电流过来的，此时Cgd犹如洪水猛兽一样，将驱动端几乎所有的电流都吸走，而下面的电容Cgs电荷却得不到补充，所以这期间（图中的②）VGS就无法继续上升，也就出现了一个平台（米勒平台），有时候米勒电容胃口太大，甚至驱动电压还不够它吸收，这时候就会从Cgs吸走正电荷，这种情况下，米勒平台就是凹陷的，虽然CGD的胃口很大，但好在CGD还是充满了，此时，mos管完全导通，上极板相当于直接接到了gnd,所以上极板的电压等于0V，Vgd等于驱动电压，mos就这样在稳定的状态下等待着下降沿的出现，关于下降沿同样会出现米勒效应，以上就是描述单个MOS管的米勒效应。
  
  米勒平台回沟很严重，应该是驱动能力不足，可以试着增加驱动芯片还是那个的驱动电容大小试试；
  cgd太大，换个mosfet，或者拿图腾柱驱动。

道友：任何时候都不要期待自己能改变任何人，就像天正在下雨，你可以选择撑伞或叫出租车，唯独不能跟雨较劲。