从不同角度理解与抑制米勒效应

从不同角度理解与抑制米勒效应

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_54246744/article/details/136801629

米勒效应是功率电子学中的一个重要现象，特别是在MOSFET开关过程中。本文将从多个角度深入解析米勒效应的原理、原因，并探讨有效的抑制措施。

米勒效应现象描述

在MOSFET导通前，Vd>Vg，MOSFET导通后，Vg > Vd。在MOSFET导通过程中，Cgd放电并反向充电，期间Vgs基本维持不变。Cgd反向充电完成后，Vgs继续上升直至驱动电压。这种开通关断过程Vgs存在平台乃至振荡的现象称为米勒效应，该平台被称为米勒平台。

从运放角度理解米勒效应

将MOS管比作反向放大器，输入为Vgs，输出为Vds，Cgd为跨接输入输出的负反馈电容。Cgd等效被放大了(1+A)倍，A为电流放大系数，等效Cgs=(1+A) Cgd+Cgs。Cgd等效被放大了(1+A)倍的现象称为米勒效应。

从电压和电流两个角度理解米勒平台

电压角度

Cgd为负反馈电容：Vgs增大，Ids增大，Vds减小，等效Cdg有电流流过，从d流向g，相当于Cgs放电，导致Vgs减小。Vg的充电作用，引起Vgs上升，上升的速度越来越慢，电压负反馈作用引起Vgs下降，下降的速度越来越快，直至达到平衡，Vgs不变，出现米勒平台。

电流角度

Vgs>Vgs(th)后，开关管导通，Vds开始下降，Idg逐渐增大，Igs逐渐减小。Ig完全等于Idg后，Vgs电压不变，即为米勒平台。

米勒振荡原因分析

开通过程

在开通过程达到米勒平台前，驱动电阻过小导致栅极电压Vgs上升过快，Ids上升过快，线路寄生电感产生的电压与驱动信号电压叠加，使得栅极电压Vgs超过米勒平台，产生振荡。

关断过程

Vds下降过快，导致Idg>Ig，Cgs放电，Vgs降低，Ids减小。Ids可看作是IL与Idg的叠加，当Ids小于IL时，IL向Cdg充电，即有电流Idg向Vgs充电，导致Ids上升，如此往复形成振荡。

米勒振荡抑制措施

源头方面

在选择MOSFET时，选择Qgd较小的产品。

寄生效应方面

1. 驱动走线尽量短，减少寄生电感。
2. PCB走线时 MOSFET的栅极G网络与漏极D网络应尽量避免平行、避免靠近、避免重叠分布在PCB的上下层，减少栅极G与漏极D之间的寄生电容， 减少外部走线引入的米勒电容。

开关速度方面

1. 增大驱动电阻以降低开通速度，但会增加开关损耗。
2. 栅源并联电容以降低开通速度，但会增加开关损耗
3. DS增加RC吸收回路。
4. 母线并联电容，降低Vds下降速度。

总结

1. 米勒效应是由开关过程中负反馈电容Cgd引起的Vgs平台，由于寄生效应的存在，开关过程可能在米勒平台附近产生振荡。
2. 解决米勒效应该从减小负反馈电容、降低寄生效应和开关速度入手。