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  • 米勒效應對MOSFET開關過程有什么影響嗎
    • 發布時間:2022-11-17 19:20:42
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    米勒效應對MOSFET開關過程有什么影響嗎
    下面以圖10中電機控制電路來說明米勒效應對MOSFET開通關斷過程的影響。
    在圖10控制電路中,上管導通時,VDD通過Q1、Q4對電機進行勵磁;上管關斷時,電機通過Q4、Q3進行去磁。在整個工作過程中,Q4一直保持開通,Q1, Q2交替開通來對電機轉子進行勵磁和去磁。
    米勒效應 MOSFET
    圖10. 電機控制電路
    圖11,圖12是上下管開通關斷時驅動電壓測試波形??梢郧宄目吹?,在上管開通和關斷時,下管柵極上會產生一個尖峰,尖峰的電壓增加了上下管同時導通的風險,嚴重時會造成非常大的電流同時流過上下管,損壞器件。
    米勒效應 MOSFET
    圖11. 上管開通下管關斷時的測試波形
    米勒效應 MOSFET
    圖12. 上管關斷上管開通時的測試波形
    下管開通關斷出現的這種波形是由漏柵電容導致的寄生開通現象(如圖13所示)。在下管關斷后,上管米勒平臺結束時,橋臂中點電壓由0升到VDD,MOSFET的源極和漏極之間產生陡峭的的dV/dt。
    由此在漏柵電容產生的電流會流到柵極,經柵極電阻到地,這樣就會在柵極電阻上產生的電壓降。這種情況,就會可能發生上下管同時導通,損壞器件。
    米勒效應 MOSFET
    圖13. MOSFET寄生開通機制
    下管的這個Vgs尖峰電壓(也有公司稱之為Vgs bouncing)可以表達為:
    米勒效應 MOSFET
    Rgoff驅動關斷電阻,Rg,ls(int)為MOSFET柵極固有電阻,Rdrv為驅動IC的電阻。從公式(1)可以看到,該電壓與Rgtot和Cgd呈正向相關。
    所以解決這個問題有兩類方法:
    1. 減小Rgtot。由公式(2)知道,Rg,ls(int)由器件本身決定,Rdrv由驅動IC決定,所以一般是選擇合適的Rg來平衡該Vgs bouncing電壓。
    2. 選擇Crss/Ciss(即Cgd/Cgs)低的MOSFET有助于降低Vgs尖峰電壓值。或者在MOSFET柵源之間并上一個電容,也會吸收dV/dt產生的漏刪電流。
    圖15是在下管的GS兩端并聯5.5nF電容后的開關波形,可以看到電壓明顯降低,由圖11中的3.1V降低到1.7V,大大降低了上下管貫通的風險。
    米勒效應 MOSFET
    圖15. 下管GS并上5.5nF電容的波形
    同理,上管關斷至米勒平臺結束時,下管開通前,橋臂中點電壓由VDD降為0,MOSFET的源極和漏極之間產生陡峭的的dV/dt。由此就會在柵極上面產生一個負壓。
    同時,由圖11,圖12,可以觀察到,下管開通關斷過程中,都沒有出現米勒平臺現象。這是因為在其開通關斷時,由于Motor中的電流經過下管的體二極管續流,DS兩端電壓很小,所以米勒平臺也就形成不了了。
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