Productos secos | Efecto Miller del tubo MOS Bambound

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2022-03-17 200

Es un circuito de conmutación NMOS. La señal de paso VG1 establece el nivel de CC 2 V, la onda cuadrada (amplitud 2 V, frecuencia 50 Hz) y el voltaje de encendido 2 V de T2, por lo que el transistor MOS T2 cambiará entre los estados encendido y apagado con un período T = 20 ms. .

Primero, simule las formas de onda de Vgs y Vds y verá que hay una pequeña plataforma cuando Vgs = 2V. Algunas personas se preguntarán por qué Vgs tiene una plataforma pequeña cuando se eleva.

Pequeña plataforma Mosvgs.

Con esta pregunta en mente, intentamos cambiar la resistencia R1 de 5K a 1K, simulamos nuevamente y descubrimos que esta plataforma se volvió muy pequeña, casi desaparecida. ¿Por qué?

Se mejora la pequeña plataforma MOS Vgs.

Para comprender este fenómeno necesitamos el apoyo de conocimientos teóricos.

Modelo equivalente de tubo MOS

Generalmente vemos la figura del tubo MOS a la izquierda, y la figura de la derecha se llama modelo equivalente de tubo MOS.

Entre ellos, Cgs se llama capacitancia parásita GS, Cgd se llama capacitancia parásita GD, capacitancia de entrada Ciss = Cgs + Cgd, capacitancia de salida Coss = Cgd + Cds, capacitancia de transmisión inversa Crss = Cgd, también llamada capacitancia Miller.Si no conoce el concepto de capacitancia de entrada y salida del tubo MOS, haga clic en: para mostrarle los parámetros del tubo MOS "resistencia térmica, capacitancia de entrada y salida y tiempo de conmutación"El principal culpable del efecto Miller es la capacitancia de Miller. El efecto Miller se refiere al efecto de que la capacitancia distribuida Cgd entre su entrada y salida se amplifica bajo la acción de amplificación inversa, lo que aumenta el valor de capacitancia de entrada equivalente. El efecto Miller formará la plataforma Miller.

Lo primero que debemos saber es: debido a que el proceso de fabricación del tubo MOS definitivamente producirá Cgd, es decir, el capacitor Miller debe existir, por lo que el efecto Miller es inevitable.
¿Cuáles son las desventajas del efecto Miller?

El encendido del transistor MOS es un proceso desde cero. Cuanto mayor sea el tiempo de superposición del polo D y el polo S del transistor MOS, mayor será la pérdida de conducción del transistor MOS. Debido al condensador Miller y la plataforma Miller, el tiempo de encendido del tubo MOS se vuelve más largo y la pérdida de conducción del tubo MOS seguramente aumentará.

Cuando reducimos la resistencia R1 del polo G en la simulación, descubrimos que se mejoró la plataforma Miller. Todos deberíamos saber por qué.

El encendido del transistor MOS puede verse como el proceso de carga de la capacitancia parásita Cgs mediante el voltaje de entrada a través de la resistencia de puerta R1. Cuanto más pequeño es R1, más rápido se carga Cgs y más rápido se enciende el transistor MOS, que es la razón para reducir la resistencia de la puerta y mejorar la plataforma Miller.
Entonces, ¿qué pasó en la plataforma Miller?
Para el transistor NMOS, antes de encender el transistor MOS, el voltaje del polo D es mayor que el voltaje del polo G. Con el aumento del voltaje de entrada, Vgs aumenta y la carga almacenada en Cgd debe neutralizarse con el voltaje de entrada al mismo tiempo, porque el voltaje del polo G es mayor que el voltaje del polo D cuando el transistor MOS está completamente encendido.

Por lo tanto, en la plataforma Miller, es el proceso de carga Cgd, y en este momento, el cambio de Vgs es muy pequeño. Cuando Cgd y Cgs están al mismo nivel, Vgs comienza a seguir aumentando.
Analicemos el efecto Miller en la siguiente imagen de la derecha,¿Cuál es la situación de este diagrama de circuito?

La carga del polo D del transistor MOS es un inductor más un diodo de rueda libre, que funciona en el mismo modo que DC-DC BUCK. Cuando se enciende el transistor MOS, VDD carga el inductor L. Debido a que el transistor MOS tiene un tiempo de encendido muy corto, el inductor puede aproximarse como una fuente de corriente constante. Cuando el transistor MOS está apagado, el diodo de libre circulación proporciona una ruta de descarga para que el inductor L forme una corriente de libre circulación.La apertura del tubo MOS se puede dividir en cuatro etapas.
t0~t1阶段 Desde t0, el polo G carga el condensador Cgs. Cuando Vgs aumenta de 0 V a Vgs (th), todos los transistores MOS están apagados, Vds permanece sin cambios e Id es cero.
t1~t2阶段
Después de t1, Vgs es mayor que el voltaje de encendido Vgs(th) del transistor MOS, y el transistor MOS comienza a conducir y la corriente Id aumenta. El diagrama del circuito equivalente en este momento se muestra a continuación. Cuando la corriente IDS no alcanza la corriente del inductor, una parte de la corriente fluirá a través del diodo, y el diodo DF todavía está en estado conductor y ambos extremos del diodo están en estado de sujeción. En este momento, el voltaje Vds casi no cambia, con solo una pequeña caída (la influencia de la inductancia parásita).

Etapa T2 ~ t3
Con el aumento del voltaje Vgs, cuando la corriente IDS es la misma que la corriente del inductor, el diodo DF ya no sujeta el voltaje del polo D del tubo MOS y el DF está en el estado de corte inverso, por lo que comienza Vds. dejar caer. En este momento, la corriente impulsora del polo G se transfiere a Cgd para su carga, y la plataforma Miller aparece en Vgs, el voltaje de Vgs permanece sin cambios y Vds cae gradualmente hasta la caída de voltaje de encendido VF.

De T3 a T4, cuando el condensador Miller Cgd está completamente cargado, el voltaje Vgs continúa aumentando hasta que el transistor MOS está completamente encendido.
Combinado con la curva de salida del tubo MOS, resuma el proceso de conducción del tubo MOS.
De t0 a t1, el tubo MOS está en la zona de corte; Después de t1, Vgs excede el voltaje de encendido del transistor MOS. Con el aumento de Vgs, aumenta el ID. Cuando el ID aumenta al mismo nivel que la corriente del inductor, el diodo de marcha libre se apaga en reversa. Durante t2~t3, Vgs entra en la meseta de Miller. En este momento, el voltaje del polo D ya no está limitado por el diodo de rueda libre y la región de pellizco del MOS se vuelve más pequeña. Después de t3, Vgs continúa aumentando y Vds disminuye gradualmente hasta que el transistor MOS se enciende por completo.

Curva de salida del tubo MOS

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