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Trockenware | Bambusgebundene MOS-Röhre mit Miller-Effekt

2022-03-17 183

Es handelt sich um einen NMOS-Schaltkreis. Das Schrittsignal VG1 stellt den Gleichstrompegel auf 2 V, die Rechteckwelle (Amplitude 2 V, Frequenz 50 Hz) und die Einschaltspannung 2 V von T2 ein, sodass der MOS-Transistor T2 mit einer Periode T = 20 ms zwischen dem Ein- und Aus-Zustand wechselt .

Simulieren Sie zunächst die Wellenformen von Vgs und Vds. Sie werden sehen, dass bei Vgs = 2 V eine kleine Plattform vorhanden ist. Manche Leute werden sich fragen, warum Vgs beim Aufsteigen eine kleine Plattform hat?

Mosvgs kleine Plattform

Mit dieser Frage im Hinterkopf haben wir versucht, den Widerstand R1 von 5K auf 1K zu ändern, eine erneute Simulation durchgeführt und festgestellt, dass diese Plattform sehr klein geworden ist und fast verschwunden ist. Warum?

Die kleine MOS Vgs-Plattform wurde verbessert.

Um dieses Phänomen zu verstehen, benötigen wir die Unterstützung theoretischen Wissens.

Äquivalentes Modell der MOS-Röhre

Normalerweise sehen wir links die Abbildung einer MOS-Röhre, und die Abbildung rechts wird als äquivalentes Modell einer MOS-Röhre bezeichnet.

Unter diesen wird Cgs als parasitäre GS-Kapazität bezeichnet, Cgd wird als parasitäre GD-Kapazität bezeichnet, Eingangskapazität Ciss=Cgs+Cgd, Ausgangskapazität Coss=Cgd+Cds, Rückübertragungskapazität Crss=Cgd, auch Miller-Kapazität genannt.Wenn Sie das Konzept der Eingangs- und Ausgangskapazität einer MOS-Röhre nicht kennen, klicken Sie bitte auf:, um die Parameter der MOS-Röhre anzuzeigen: „Thermischer Widerstand, Eingangs- und Ausgangskapazität und Schaltzeit“.Der Hauptverursacher des Miller-Effekts ist die Miller-Kapazität. Der Miller-Effekt bezieht sich auf den Effekt, dass die verteilte Kapazität Cgd zwischen Eingang und Ausgang durch die Wirkung der umgekehrten Verstärkung verstärkt wird, wodurch der äquivalente Eingangskapazitätswert vergrößert wird. Der Miller-Effekt wird die Miller-Plattform bilden.

Das erste, was wir wissen müssen, ist: Da der Herstellungsprozess von MOS-Röhren definitiv Cgd erzeugen wird, muss ein Miller-Kondensator vorhanden sein, sodass der Miller-Effekt unvermeidlich ist.
Was sind die Nachteile des Miller-Effekts?

Das Einschalten des MOS-Transistors ist ein Prozess von Grund auf. Je länger die Überlappungszeit von D-Pol und S-Pol des MOS-Transistors ist, desto größer ist der Leitungsverlust des MOS-Transistors. Aufgrund des Miller-Kondensators und der Miller-Plattform wird die Einschaltzeit der MOS-Röhre länger und der Leitungsverlust der MOS-Röhre nimmt zwangsläufig zu.

Als wir in der Simulation den Widerstand R1 des G-Pols reduzierten, stellten wir fest, dass die Miller-Plattform verbessert wurde? Wir sollten alle wissen, warum.

Das Einschalten des MOS-Transistors kann als Ladevorgang der parasitären Kapazität Cgs durch die Eingangsspannung über den Gate-Widerstand R1 angesehen werden. Je kleiner R1 ist, desto schneller lädt Cgs und desto schneller schaltet sich der MOS-Transistor ein, was der Grund für die Reduzierung des Gate-Widerstands und die Verbesserung der Miller-Plattform ist.
Was ist also auf der Miller-Plattform passiert?
Bei NMOS-Transistoren ist die D-Pol-Spannung größer als die G-Pol-Spannung, bevor der MOS-Transistor eingeschaltet wird. Mit der Erhöhung der Eingangsspannung steigt Vgs und die in Cgd gespeicherte Ladung muss gleichzeitig mit der Eingangsspannung neutralisiert werden, da die G-Pol-Spannung größer ist als die D-Pol-Spannung, wenn der MOS-Transistor voll ist eingeschaltet.

Daher handelt es sich auf der Miller-Plattform um den Prozess des Cgd-Ladens, und zu diesem Zeitpunkt ist die Änderung von Vgs sehr gering. Wenn Cgd und Cgs auf dem gleichen Niveau sind, beginnt Vgs weiter anzusteigen.
Lassen Sie uns den Miller-Effekt im folgenden Bild rechts analysieren.Wie ist die Situation dieses Schaltplans?

Die D-Pol-Last des MOS-Transistors besteht aus einer Induktivität und einer Freilaufdiode, die im gleichen Modus wie DC-DC BUCK arbeitet. Beim Einschalten des MOS-Transistors lädt VDD die Induktivität L. Da der MOS-Transistor eine sehr kurze Einschaltzeit hat, kann die Induktivität als Konstantstromquelle betrachtet werden. Beim Ausschalten des MOS-Transistors stellt die Freilaufdiode einen Entladepfad für die Induktivität L bereit, um einen Freilaufstrom zu erzeugen.Die Öffnung der MOS-Röhre kann in vier Stufen unterteilt werden.
t0~t1阶段 Ab t0 lädt der G-Pol den Kondensator Cgs. Wenn Vgs von 0 V auf Vgs(th) ansteigt, sind alle MOS-Transistoren im ausgeschalteten Zustand, Vds bleibt unverändert und Id ist Null.
t1~t2阶段
Nach t1 ist Vgs größer als die Einschaltspannung Vgs(th) des MOS-Transistors, der MOS-Transistor beginnt zu leiten, und der Id-Strom steigt an. Das Ersatzschaltbild zu diesem Zeitpunkt ist unten dargestellt. Wenn der IDS-Strom den Induktorstrom nicht erreicht, fließt ein Teil des Stroms durch die Diode, und die Diode DF ist weiterhin leitend, und beide Enden der Diode befinden sich im Klemmzustand. Zu diesem Zeitpunkt ist die Vds-Spannung nahezu unverändert, mit nur einem geringen Abfall (Einfluss der Streuinduktivität).

T2~t3-Stadium
Mit steigender Vgs-Spannung wird die D-Pol-Spannung der MOS-Röhre nicht mehr durch die Diode DF geklemmt, wenn der IDS-Strom dem Induktorstrom entspricht, und DF befindet sich im Sperrzustand, sodass Vds zu sinken beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Treiberstrom des G-Pols zum Laden auf Cgd übertragen, und die Miller-Plattform erscheint in Vgs, die Vgs-Spannung bleibt unverändert und Vds fällt allmählich auf den Einschaltspannungsabfall VF.

Wenn der Miller-Kondensator Cgd von T3 bis T4 vollständig geladen ist, steigt die Vgs-Spannung weiter an, bis der MOS-Transistor vollständig eingeschaltet ist.
Fassen Sie in Kombination mit der Ausgangskurve der MOS-Röhre den Leitungsprozess der MOS-Röhre zusammen.
Von t0 bis t1 befindet sich die MOS-Röhre in der Sperrzone; Nach t1 überschreitet Vgs die Einschaltspannung des MOS-Transistors. Mit steigendem Vgs steigt ID. Steigt ID auf den gleichen Wert wie der Induktorstrom, sperrt die Freilaufdiode. Zwischen t2 und t3 erreicht Vgs das Miller-Plateau. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung des D-Pols nicht mehr durch die Freilaufdiode geklemmt, und der Abschnürbereich des MOS wird kleiner. Nach t3 steigt Vgs weiter an und Vds sinkt allmählich, bis der MOS-Transistor vollständig durchgeschaltet ist.

Ausgangskurve der MOS-Röhre

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