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건조물 | Bambound MOS 튜브 밀러 효과

2022-03-17 183

NMOS 스위칭 회로이다. 스텝 신호 VG1은 T2의 DC 레벨 2V, 구형파(진폭 50V, 주파수 2Hz) 및 턴온 전압 2V를 설정하므로 MOS 트랜지스터 T2는 T = 20ms 주기로 온 상태와 오프 상태 사이를 전환합니다. .

먼저 Vgs 및 Vds의 파형을 시뮬레이션하면 Vgs=2V일 때 작은 플랫폼이 있음을 알 수 있습니다. 어떤 사람들은 Vgs가 상승할 때 왜 작은 플랫폼을 가지고 있는지 궁금해 할 것입니다.

Mosvgs 소형 플랫폼

이 질문을 염두에 두고 저항 R1을 5K에서 1K로 변경하려고 시도하고 다시 시뮬레이션한 결과 이 플랫폼이 매우 작아져 거의 사라지는 것을 발견했습니다. 왜?

MOS Vgs 소형 플랫폼이 개선되었습니다.

이 현상을 이해하려면 이론적 지식의 뒷받침이 필요합니다.

MOS 튜브의 동등한 모델

우리는 일반적으로 왼쪽의 MOS 튜브의 모습을 보고, 오른쪽의 그림을 MOS 튜브의 등가 모델이라고 부릅니다.

그 중 Cgs를 GS 기생 용량, Cgd를 GD 기생 용량, 입력 용량 Ciss=Cgs+Cgd, 출력 용량 Coss=Cgd+Cds, 역전송 용량 Crss=Cgd, 밀러 용량이라고도 합니다.MOS 튜브의 입력 및 출력 커패시턴스 개념을 모르는 경우 다음을 클릭하십시오. MOS 튜브의 매개변수 "열 저항, 입력 및 출력 커패시턴스 및 스위칭 시간"을 표시합니다.밀러 효과의 주요 원인은 밀러 커패시턴스입니다. 밀러 효과(Miller effect)란 역증폭 작용에 의해 입력과 출력 사이의 분포 정전용량(Cgd)이 증폭되어 등가 입력 정전용량 값이 커지는 효과를 말합니다. 밀러 효과는 밀러 플랫폼을 형성합니다.

가장 먼저 알아야 할 것은 MOS 튜브의 제조 공정에서 Cgd가 확실히 생성되기 때문에 밀러 커패시터가 존재해야 하므로 밀러 효과가 불가피하다는 것입니다.
밀러 효과의 단점은 무엇입니까?

MOS 트랜지스터를 켜는 것은 처음부터 다시 시작하는 과정입니다. MOS 트랜지스터의 D극과 S극의 중첩 시간이 길수록 MOS 트랜지스터의 전도 손실은 더 커집니다. 밀러 커패시터와 밀러 플랫폼으로 인해 MOS 튜브의 턴온 시간이 길어지고 MOS 튜브의 전도 손실이 증가할 수밖에 없습니다.

시뮬레이션에서 G극의 저항 R1을 줄였더니 Miller 플랫폼이 개선된 것을 발견했습니다. 우리 모두는 그 이유를 알아야 합니다.

MOS 트랜지스터의 턴-온은 게이트 저항(R1)을 통한 입력 전압에 의한 기생 용량(Cgs)의 충전 과정으로 볼 수 있다. R1이 작을수록 Cgs 충전 속도가 빨라지고 MOS 트랜지스터가 더 빨리 켜집니다. 이는 게이트 저항을 줄이고 Miller 플랫폼을 개선하는 이유입니다.
그렇다면 Miller 플랫폼에서는 무슨 일이 일어났나요?
NMOS 트랜지스터의 경우 MOS 트랜지스터가 켜지기 전에는 D극 전압이 G극 전압보다 큽니다. 입력 전압이 증가하면 Vgs도 증가하고 Cgd에 저장된 전하는 MOS 트랜지스터가 완전히 충전될 때 G극 전압이 D극 전압보다 크기 때문에 동시에 입력 전압으로 중성화되어야 합니다. 켜져 있습니다.

따라서 Miller 플랫폼에서는 Cgd 충전을 하는 과정인데 이때 Vgs의 변화는 매우 작다. Cgd와 Cgs가 동일한 수준에 있으면 Vgs가 계속 상승하기 시작합니다.
다음 오른쪽 그림에서 밀러 효과를 분석해 보겠습니다.이 회로도의 상황은 어떻습니까?

MOS 트랜지스터의 D극 부하는 인덕터와 프리휠링 다이오드로 구성되며, DC-DC BUCK과 동일한 모드로 동작합니다. MOS 트랜지스터가 켜지면 VDD가 인덕터 L을 충전합니다. MOS 트랜지스터는 켜지는 시간이 매우 짧기 때문에 인덕터는 정전류원으로 볼 수 있습니다. MOS 트랜지스터가 꺼지면 프리휠링 다이오드는 인덕터 L에 방전 경로를 제공하여 프리휠링 전류를 형성합니다.MOS 튜브의 개방은 4단계로 나눌 수 있습니다.
t0~t1阶段 t0부터 G극은 커패시터 Cgs를 충전합니다. Vgs가 0V에서 Vgs(th)로 상승하면 MOS 트랜지스터는 모두 꺼진 상태이고 Vds는 변경되지 않고 Id는 XNUMX입니다.
t1~t2阶段
t1 이후, Vgs는 MOS 트랜지스터의 턴온 전압 Vgs(th)보다 크고, MOS 트랜지스터가 도통하기 시작하면서 Id 전류가 상승합니다. 이 시점의 등가 회로도는 아래와 같습니다. IDS 전류가 인덕터 전류에 도달하지 않을 때, 전류의 일부는 다이오드를 통해 흐르고, 다이오드 DF는 여전히 도통 상태에 있으며, 다이오드 양단은 클램핑 상태에 있습니다. 이 시점에서 Vds 전압은 거의 변하지 않고, 약간의 강하(표유 인덕턴스의 영향)만 발생합니다.

T2~t3 단계
Vgs 전압이 증가함에 따라 IDS 전류가 인덕터 전류와 같아지면 MOS 튜브의 D극 전압이 더 이상 다이오드 DF에 의해 클램핑되지 않고 DF가 역방향 차단 상태에 있게 되어 Vds가 떨어지기 시작합니다. 이때 G극의 구동 전류가 충전을 위해 Cgd로 전달되고, 밀러 플랫폼이 Vgs에 나타나며 Vgs 전압은 변하지 않고 Vds가 점차 온 전압 강하 VF까지 떨어집니다.

T3에서 T4까지 밀러 커패시터 Cgd가 완전히 충전되면 MOS 트랜지스터가 완전히 켜질 때까지 Vgs 전압이 계속 상승합니다.
MOS 튜브의 출력 곡선과 결합하여 MOS 튜브의 전도 과정을 요약합니다.
t0에서 t1까지 MOS 튜브는 차단 영역에 있습니다. t1 이후, Vgs는 MOS 트랜지스터의 턴온 전압을 초과합니다. Vgs가 증가함에 따라 ID도 증가합니다. ID가 인덕터 전류와 같은 레벨로 상승하면 프리휠링 다이오드는 역방향으로 턴오프됩니다. t2~t3 동안 Vgs는 밀러 플래토에 진입합니다. 이때 D극 전압은 더 이상 프리휠링 다이오드에 의해 고정되지 않고 MOS의 핀치오프 영역이 작아집니다. t3 이후, Vgs는 계속 상승하고 Vds는 MOS 트랜지스터가 완전히 턴온될 때까지 점진적으로 감소합니다.

MOS 튜브의 출력 곡선

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