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米勒效应对MOSFET开关过程有什么影响?-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2022-05-30 

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米勒效应对MOSFET开关过程有什么影响?-KIA MOS管


下面以图10中电机控制电路来说明米勒效应对MOSFET开通关断过程的影响。


在图10控制电路中,上管导通时,VDD通过Q1、Q4对电机进行励磁;上管关断时,电机通过Q4、Q3进行去磁。在整个工作过程中,Q4一直保持开通,Q1, Q2交替开通来对电机转子进行励磁和去磁。


米勒效应 MOSFET

图10. 电机控制电路


图11,图12是上下管开通关断时驱动电压测试波形。可以清楚的看到,在上管开通和关断时,下管栅极上会产生一个尖峰,尖峰的电压增加了上下管同时导通的风险,严重时会造成非常大的电流同时流过上下管,损坏器件。


米勒效应 MOSFET

图11. 上管开通下管关断时的测试波形


米勒效应 MOSFET

图12. 上管关断上管开通时的测试波形


下管开通关断出现的这种波形是由漏栅电容导致的寄生开通现象(如图13所示)。在下管关断后,上管米勒平台结束时,桥臂中点电压由0升到VDD,MOSFET的源极和漏极之间产生陡峭的的dV/dt。


由此在漏栅电容产生的电流会流到栅极,经栅极电阻到地,这样就会在栅极电阻上产生的电压降。这种情况,就会可能发生上下管同时导通,损坏器件。


米勒效应 MOSFET

图13. MOSFET寄生开通机制


下管的这个Vgs尖峰电压(也有公司称之为Vgs bouncing)可以表达为:

米勒效应 MOSFET


Rgoff驱动关断电阻,Rg,ls(int)为MOSFET栅极固有电阻,Rdrv为驱动IC的电阻。从公式(1)可以看到,该电压与Rgtot和Cgd呈正向相关。


所以解决这个问题有两类方法:

1. 减小Rgtot。由公式(2)知道,Rg,ls(int)由器件本身决定,Rdrv由驱动IC决定,所以一般是选择合适的Rg来平衡该Vgs bouncing电压。


2. 选择Crss/Ciss(即Cgd/Cgs)低的MOSFET有助于降低Vgs尖峰电压值。或者在MOSFET栅源之间并上一个电容,也会吸收dV/dt产生的漏删电流。


图15是在下管的GS两端并联5.5nF电容后的开关波形,可以看到电压明显降低,由图11中的3.1V降低到1.7V,大大降低了上下管贯通的风险。


米勒效应 MOSFET

图15. 下管GS并上5.5nF电容的波形


同理,上管关断至米勒平台结束时,下管开通前,桥臂中点电压由VDD降为0,MOSFET的源极和漏极之间产生陡峭的的dV/dt。由此就会在栅极上面产生一个负压。


同时,由图11,图12,可以观察到,下管开通关断过程中,都没有出现米勒平台现象。这是因为在其开通关断时,由于Motor中的电流经过下管的体二极管续流,DS两端电压很小,所以米勒平台也就形成不了了。



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