Merci secche | Tubo MOS Bambound Effetto Miller

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2022-03-17 200

È un circuito di commutazione NMOS. Il segnale di gradino VG1 imposta il livello DC 2V, l'onda quadra (ampiezza 2V, frequenza 50Hz) e la tensione di accensione 2V di T2, quindi il transistor MOS T2 commuterà tra gli stati on e off con un periodo T = 20 ms .

Innanzitutto, simula le forme d'onda di Vgs e Vds e vedrai che c'è una piccola piattaforma quando Vgs=2V. Alcune persone si chiederanno perché Vgs ha una piccola piattaforma quando si alza?

Mosvgs piccola piattaforma

Con questa domanda in mente, abbiamo provato a cambiare la resistenza R1 da 5K a 1K, e abbiamo simulato di nuovo, e abbiamo scoperto che questa piattaforma era diventata molto piccola, quasi scomparsa. Perché?

La piccola piattaforma MOS Vgs è stata migliorata.

Per comprendere questo fenomeno abbiamo bisogno del supporto delle conoscenze teoriche.

Modello equivalente del tubo MOS

Di solito vediamo la figura del tubo MOS a sinistra, mentre la figura a destra è chiamata il modello equivalente del tubo MOS.

Tra questi, Cgs è chiamata capacità parassita GS, Cgd è chiamata capacità parassita GD, capacità di ingresso Ciss=Cgs+Cgd, capacità di uscita Coss=Cgd+Cds, capacità di trasmissione inversa Crss=Cgd, chiamata anche capacità Miller.Se non conosci il concetto di capacità di ingresso e uscita del tubo MOS, fai clic su: per mostrarti i parametri del tubo MOS "resistenza termica, capacità di ingresso e uscita e tempo di commutazione"Il principale colpevole dell'effetto Miller è la capacità Miller. L'effetto Miller si riferisce all'effetto per cui la capacità distribuita Cgd tra il suo ingresso e l'uscita viene amplificata sotto l'azione dell'amplificazione inversa, che rende il valore della capacità di ingresso equivalente ingrandito. L’effetto Miller formerà la piattaforma Miller.

La prima cosa che dobbiamo sapere è: poiché il processo di fabbricazione del tubo MOS produrrà sicuramente Cgd, cioè, deve esistere un condensatore Miller, quindi l'effetto Miller è inevitabile.
Quali sono gli svantaggi dell’effetto Miller?

L'accensione del transistor MOS è un processo da zero. Maggiore è il tempo di sovrapposizione del polo D e del polo S del transistor MOS, maggiore è la perdita di conduzione del transistor MOS. A causa del condensatore Miller e della piattaforma Miller, il tempo di accensione del tubo MOS diventa più lungo e la perdita di conduzione del tubo MOS è destinata ad aumentare.

Quando abbiamo ridotto la resistenza R1 del palo G nella simulazione, abbiamo scoperto che la piattaforma Miller era migliorata? Dovremmo tutti sapere perché.

L'accensione del transistor MOS può essere vista come il processo di carica della capacità parassita Cgs mediante la tensione di ingresso attraverso la resistenza di gate R1. Più piccolo è R1, più veloce è la carica di Cgs e più veloce è l'accensione del transistor MOS, motivo per cui si riduce la resistenza del gate e si migliora la piattaforma Miller.
Allora cosa è successo sulla piattaforma Miller?
Per il transistor NMOS, prima che il transistor MOS venga acceso, la tensione del polo D è maggiore della tensione del polo G. Con l'aumento della tensione di ingresso, Vgs aumenta e la carica immagazzinata in Cgd deve essere neutralizzata contemporaneamente con la tensione di ingresso, poiché la tensione del polo G è maggiore della tensione del polo D quando il transistor MOS è completamente acceso.

Pertanto, sulla piattaforma Miller, è il processo di ricarica Cgd e, in questo momento, la variazione di Vgs è molto piccola. Quando Cgd e Cgs sono allo stesso livello, Vgs inizia a continuare a salire.
Analizziamo l'effetto Miller nella seguente immagine a destra,Qual è la situazione di questo schema elettrico?

Il carico del polo D del transistor MOS è costituito da un induttore più un diodo di ricircolo, che funziona nella stessa modalità di un DC-DC BUCK. Quando il transistor MOS è acceso, la tensione VDD carica l'induttore L. Poiché il transistor MOS ha un tempo di accensione molto breve, l'induttore può essere approssimato come una sorgente di corrente costante. Quando il transistor MOS è spento, il diodo di ricircolo fornisce un percorso di scarica all'induttore L per formare una corrente di ricircolo.L'apertura del tubo MOS può essere suddivisa in quattro fasi.
t0~t1阶段 Da t0 il polo G carica il condensatore Cgs. Quando Vgs sale da 0 V a Vgs(th), i transistor MOS sono tutti nello stato spento, Vds rimane invariato e Id è zero.
t1~t2阶段
Dopo t1, Vgs è maggiore della tensione di accensione Vgs(th) del transistor MOS, che inizia a condurre e la corrente Id aumenta. Il diagramma del circuito equivalente in questo momento è mostrato di seguito. Quando la corrente IDS non raggiunge la corrente dell'induttore, una parte della corrente fluirà attraverso il diodo, il diodo DF è ancora in stato di conduzione ed entrambe le estremità del diodo sono in stato di bloccaggio. In questo momento, la tensione Vds rimane pressoché invariata, con solo una piccola caduta (influenza dell'induttanza parassita).

Fase T2~t3
Con l'aumento della tensione Vgs, quando la corrente IDS è uguale alla corrente dell'induttore, la tensione del polo D del tubo MOS non è più bloccata dal diodo DF, e DF è nello stato di cut-off inverso, quindi Vds inizia a scendere. A questo punto, la corrente di pilotaggio del polo G viene trasferita a Cgd per la carica e la piattaforma di Miller appare in Vgs, la tensione Vgs rimane invariata e Vds scende gradualmente fino alla caduta di tensione di conduzione VF.

Da T3 a T4, quando il condensatore Miller Cgd è completamente carico, la tensione Vgs continua a salire fino alla completa accensione del transistor MOS.
Combinato con la curva di uscita del tubo MOS, riepiloga il processo di conduzione del tubo MOS.
Da t0 a t1 il tubo MOS si trova nella zona di cut-off; Dopo t1, Vgs supera la tensione di accensione del transistor MOS. Con l'aumento di Vgs, ID aumenta. Quando ID sale allo stesso livello della corrente dell'induttore, il diodo di ricircolo si disattiva in senso inverso. Durante t2~t3, Vgs entra nel plateau di Miller. A questo punto, la tensione del polo D non è più bloccata dal diodo di ricircolo e la regione di pinch-off del MOS si riduce. Dopo t3, Vgs continua a salire e Vds diminuisce gradualmente fino a quando il transistor MOS non è completamente acceso.

Curva di uscita del tubo MOS

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