米勒效應(yīng)對(duì)MOSFET開關(guān)過(guò)程有什么影響？-KIA MOS管

下面以圖10中電機(jī)控制電路來(lái)說(shuō)明米勒效應(yīng)對(duì)MOSFET開通關(guān)斷過(guò)程的影響。

在圖10控制電路中，上管導(dǎo)通時(shí)，VDD通過(guò)Q1、Q4對(duì)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁；上管關(guān)斷時(shí)，電機(jī)通過(guò)Q4、Q3進(jìn)行去磁。在整個(gè)工作過(guò)程中，Q4一直保持開通，Q1, Q2交替開通來(lái)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁和去磁。

圖10. 電機(jī)控制電路

圖11，圖12是上下管開通關(guān)斷時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓測(cè)試波形。可以清楚的看到，在上管開通和關(guān)斷時(shí)，下管柵極上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰，尖峰的電壓增加了上下管同時(shí)導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成非常大的電流同時(shí)流過(guò)上下管，損壞器件。

圖11. 上管開通下管關(guān)斷時(shí)的測(cè)試波形

圖12. 上管關(guān)斷上管開通時(shí)的測(cè)試波形

下管開通關(guān)斷出現(xiàn)的這種波形是由漏柵電容導(dǎo)致的寄生開通現(xiàn)象（如圖13所示）。在下管關(guān)斷后，上管米勒平臺(tái)結(jié)束時(shí)，橋臂中點(diǎn)電壓由0升到VDD，MOSFET的源極和漏極之間產(chǎn)生陡峭的的dV/dt。

由此在漏柵電容產(chǎn)生的電流會(huì)流到柵極，經(jīng)柵極電阻到地，這樣就會(huì)在柵極電阻上產(chǎn)生的電壓降。這種情況，就會(huì)可能發(fā)生上下管同時(shí)導(dǎo)通，損壞器件。

圖13. MOSFET寄生開通機(jī)制

下管的這個(gè)Vgs尖峰電壓（也有公司稱之為Vgs bouncing）可以表達(dá)為：

Rgoff驅(qū)動(dòng)關(guān)斷電阻，Rg,ls(int)為MOSFET柵極固有電阻，Rdrv為驅(qū)動(dòng)IC的電阻。從公式（1）可以看到，該電壓與Rgtot和Cgd呈正向相關(guān)。

所以解決這個(gè)問(wèn)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(qū)動(dòng)IC決定，所以一般是選擇合適的Rg來(lái)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(gè)電容，也會(huì)吸收dV/dt產(chǎn)生的漏刪電流。

圖15是在下管的GS兩端并聯(lián)5.5nF電容后的開關(guān)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(fēng)險(xiǎn)。

圖15. 下管GS并上5.5nF電容的波形

同理，上管關(guān)斷至米勒平臺(tái)結(jié)束時(shí)，下管開通前，橋臂中點(diǎn)電壓由VDD降為0，MOSFET的源極和漏極之間產(chǎn)生陡峭的的dV/dt。由此就會(huì)在柵極上面產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓。

同時(shí)，由圖11，圖12，可以觀察到，下管開通關(guān)斷過(guò)程中，都沒(méi)有出現(xiàn)米勒平臺(tái)現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谄溟_通關(guān)斷時(shí)，由于Motor中的電流經(jīng)過(guò)下管的體二極管續(xù)流，DS兩端電壓很小，所以米勒平臺(tái)也就形成不了了。

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