发布时间:2023-05-19 阅读量:74037 来源: 我爱方案网 作者: Doris
本文主要介绍了米勒效应的由来,并详细分析了MOSFET开关过程米勒效应的影响,帮助定性理解米勒平台的形成机制。最后给出了场效应管栅极电荷的作用。
假设一个增益为-Av 的理想反向电压放大器
在放大器的输出和输入端之间连接一个阻值为Z 的阻抗。容易得到,
把阻抗Z 替换为容值为C 的电容,
由此可见,反向电压放大器增加了电路的输入电容,并且放大系数为(1+Av)。
这个效应最早由John Milton Miller 发现,称为米勒效应。
以下来自维基百科的解释:
米勒效应(Miller effect)是在电子学中,反相放大电路中,输入与输出之间的分布电容或寄生电容由于放大器的放大作用,其等效到输入端的电容值会扩大1+K倍,其中K是该级放大电路电压放大倍数。虽然一般密勒效应指的是电容的放大,但是任何输入与其它高放大节之间的阻抗也能够通过密勒效应改变放大器的输入阻抗。
MOSFET中栅-漏间电容,构成输入(GS)输出(DS)的反馈回路,MOSFET中的米勒效应就形成了。
在t0-t1 时间内,VGS上升到MOSFET 的阈值电压VG(TH)。
在t1-t2时间内,VGS继续上升到米勒平台电压, 漏极电流ID 从0 上升到负载电流 。
(注:在漏极电流 IDS 未到负载电流 ID 时,一部分的负载电流( IDS-ID )流过二极管D,二极管导通MOSFET的漏极电压 VDS 被VDD钳位,保持不变,驱动电流只给 CGS 充电, VGS 电压升高。一旦 IDS 达到负载电流 ID , 二极管D反向截止,MOSFET的漏极电压 VDS 开始下降,驱动电流全部转移给 CGD 充电,VGS 也就保持米勒平台电压不变。)
在t2-t3 时间内, VGS 一直处于平台电压, VDS 开始下降至正向导通电压VF。
在t3-t4 时间后, VGS继续上升。
首先,我们看一下MOSFET 寄生电容的大体情况。在MOSFET 的DATASHEET
中,采用的定义方法如图所示。需要注意的是,Crss 就是我们所说的 CGD 。
一般在MOSFET 关闭状态下, CGS比CGD 要大很多。以IRFL4310 为例,
IRFL4310中, Ciss=CGS+CGD=330pF , Crss=CGD=54pF,则,CGS=Ciss-CGD=276pF 。需要指出的是两者的值都与电容两端的电压相关,这也就是为什么在DATASHEET 中会标明测试的条件。
几乎所有的MOSFET规格书中,会给出栅极电荷的参数。栅极电荷让设计者很容易计算出驱动电路开启MOSFET所需要的时,Q=I*t间。例如一个器件栅极电荷Qg为20nC,如果驱动电路提供1mA充电电流的话,需要20us来开通该器件;如果想要在20ns就开启,则需要把驱动能力提高到1A。如果利用输入电容的话,就没有这么方便的计算开关速度了。
下图是栅极电荷波形, QGS被定义为原点与 Miller Plateau ( VGP) 起点之间的电荷值 ; QGD被定义为从 VGP 到效应平台末端之间的电荷值;QG被定义为从原点到波曲线顶点之间的电压,此时驱动电压值 VGS与装置的实际栅极电压值相等。
备注
参考文献
1. Power MOSFET Basics By Vrej Barkhordarian, International Rectifier, El Segundo, Ca.
2. Miller effect - Wikipedia en.wikipedia.org/wiki/M
3. Power MOSFET Basics: Understanding Gate Charge and Using it to Assess Switching Performance.
在电机驱动、电动汽车、快速充电和可再生能源系统中,低功耗辅助电源常被视为"幕后功臣"——尽管其功率等级远低于主功率系统,却直接影响着整套设备的可靠性与能效。面对提升可靠性、缩小体积、降低成本、规避供应链风险等多重挑战,设计人员亟需突破传统设计局限的创新解决方案。Wolfspeed全新推出的工业级 C3M0900170x 与车规级认证(AEC-Q101) E3M0900170x 碳化硅MOSFET系列,正为20-200W辅助电源设计提供关键赋能,助力工程师在性能与成本的博弈中开辟新路径。
在当今高速成像应用中,如机器视觉、自主导航、增强/虚拟现实(AR/VR/MR)和条码扫描,传统的卷帘快门图像传感器往往力不从心,会因运动模糊或空间失真严重影响图像质量。为克服这些挑战并精准“冻结”快速运动的物体,具备全局快门特性的先进CMOS图像传感器成为关键选择。安森美深知工程师在为高速应用筛选最优全局快门传感器时需权衡大量参数(如分辨率、光学格式、帧率、功耗、动态范围、全局快门效率GSE及信噪比SNR等)以及高级功能(如同步触发、嵌入式自动曝光、ROI选择),因此开发了创新的Hyperlux SG系列产品。
安森美SiC Combo JFET技术通过创新性集成常开型SiC JFET与低压Si MOSFET,构建出高性能共源共栅(cascode)结构,攻克了SiC器件常开特性的应用瓶颈。该方案兼具SiC材料的高压处理能力、超低导通电阻(RDS(on))与卓越热性能,以及Si MOSFET的易控常关特性,为大电流应用(如固态断路器、高功率开关系统)和多器件并联场景提供突破性的功率密度与效率解决方案。
IR:6红外芯片通过实质性的技术创新,显著提升了在面部识别、智能传感器和节能系统等应用中的关键性能(亮度、效率和图像质量)。它在人眼不可见的红外领域展现出卓越表现,特别是在安防领域以更高亮度、更低功耗和更优画质设定了新的距离覆盖和可靠性标准。
工业设备加速迈向电动化,对稳健、高效、适应性强的电池充电器需求激增。无论是手持工具还是重型机械,充电器必须应对严苛环境和全球通用电压输入(120-480 Vac),并优先满足小型化、轻量化及被动散热的设计要求。在这一关键任务中,功率因数校正(PFC)级的拓扑选择至关重要,它直接影响着系统效率、尺寸和成本。本文将剖析现代工业充电设计的核心挑战,重点对比传统升压 PFC 与日益流行的图腾柱 PFC 拓扑方案,并探讨碳化硅(SiC)MOSFET 如何颠覆性地赋能高效率解决方案,为工程师提供清晰的设计指导。