Produtos secos | Tubo Bambound MOS Efeito Miller

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2022-03-17 200

É um circuito de comutação NMOS. O sinal de passo VG1 define o nível DC 2V, a onda quadrada (amplitude 2V, frequência 50Hz) e a tensão de ativação 2V de T2, de modo que o transistor MOS T2 alternará entre os estados ligado e desligado com um período T = 20 ms .

Primeiro, simule as formas de onda de Vgs e Vds, e você verá que existe uma pequena plataforma quando Vgs=2V. Algumas pessoas vão se perguntar por que o Vgs tem uma plataforma pequena quando sobe?

Plataforma pequena Mosvgs

Com essa questão em mente, tentamos mudar a resistência R1 de 5K para 1K, e simulamos novamente, e descobrimos que essa plataforma ficou muito pequena, quase desapareceu. Por que?

A pequena plataforma MOS Vgs foi aprimorada.

Para compreender esse fenômeno, precisamos do apoio do conhecimento teórico.

Modelo equivalente de tubo MOS

Geralmente vemos a figura do tubo MOS à esquerda, e a figura à direita é chamada de modelo equivalente do tubo MOS.

Entre eles, Cgs é chamado de capacitância parasita GS, Cgd é chamado de capacitância parasita GD, capacitância de entrada Ciss = Cgs + Cgd, capacitância de saída Coss = Cgd + Cds, capacitância de transmissão reversa Crss = Cgd, também chamada de capacitância de Miller.Se você não conhece o conceito de capacitância de entrada e saída do tubo MOS, clique em: para mostrar os parâmetros do tubo MOS "resistência térmica, capacitância de entrada e saída e tempo de comutação"O principal culpado do efeito Miller é a capacitância de Miller. O efeito Miller refere-se ao efeito de que a capacitância distribuída Cgd entre sua entrada e saída é amplificada sob a ação da amplificação inversa, o que aumenta o valor da capacitância de entrada equivalente. O efeito Miller formará a plataforma Miller.

A primeira coisa que precisamos saber é: porque o processo de fabricação do tubo MOS certamente produzirá Cgd, ou seja, o capacitor Miller deve existir, então o efeito Miller é inevitável.
Quais são as desvantagens do efeito Miller?

A ativação do transistor MOS é um processo do zero. Quanto maior o tempo de sobreposição do pólo D e do pólo S do transistor MOS, maior será a perda de condução do transistor MOS. Por causa do capacitor Miller e da plataforma Miller, o tempo de ativação do tubo MOS torna-se mais longo e a perda de condução do tubo MOS tende a aumentar.

Quando reduzimos a resistência R1 do pólo G na simulação, descobrimos que a plataforma Miller foi melhorada? Todos nós deveríamos saber por quê.

A ativação do transistor MOS pode ser vista como o processo de carregamento da capacitância parasita Cgs pela tensão de entrada através da resistência da porta R1. Quanto menor for R1, mais rápido o Cgs será carregado e mais rápido o transistor MOS será ligado, o que é a razão para reduzir a resistência do portão e melhorar a plataforma Miller.
Então, o que aconteceu na Plataforma Miller?
Para o transistor NMOS, antes de o transistor MOS ser ligado, a tensão do pólo D é maior que a tensão do pólo G. Com o aumento da tensão de entrada, Vgs aumenta, e a carga armazenada em Cgd precisa ser neutralizada com a tensão de entrada ao mesmo tempo, porque a tensão do pólo G é maior que a tensão do pólo D quando o transistor MOS está totalmente ligadas.

Portanto, na plataforma Miller, é o processo de cobrança do Cgd e, neste momento, a variação do Vgs é muito pequena. Quando Cgd e Cgs estão no mesmo nível, Vgs começa a continuar a subir.
Vamos analisar o efeito Miller na imagem a seguir à direita,Qual é a situação deste diagrama de circuito?

A carga de pólo D do transistor MOS é um indutor mais um diodo de roda livre, que funciona no mesmo modo que DC-DC BUCK. Quando o transistor MOS é ligado, o VDD carrega o indutor L. Como o transistor MOS tem um tempo de ativação muito curto, o indutor pode ser aproximado como uma fonte de corrente constante. Quando o transistor MOS é desligado, o diodo de roda livre fornece um caminho de descarga para o indutor L formar uma corrente de roda livre.A abertura do tubo MOS pode ser dividida em quatro etapas.
t0~t1阶段 A partir de t0, o pólo G carrega o capacitor Cgs. Quando Vgs sobe de 0V para Vgs(th), os transistores MOS ficam todos desligados, Vds permanece inalterado e Id é zero.
t1~t2阶段
Após t1, Vgs é maior que a tensão de ativação Vgs(th) do transistor MOS, e o transistor MOS começa a conduzir e a corrente Id aumenta. O diagrama de circuito equivalente neste momento é mostrado abaixo. Quando a corrente IDS não atinge a corrente do indutor, uma parte da corrente fluirá através do diodo, e o diodo DF ainda estará em estado condutor, e ambas as extremidades do diodo estarão em estado de fixação. Neste momento, a tensão Vds permanece quase inalterada, com apenas uma pequena queda (influência da indutância parasita).

Estágio T2~t3
Com o aumento da tensão Vgs, quando a corrente IDS é igual à corrente do indutor, a tensão do pólo D do tubo MOS não é mais fixada pelo diodo DF, e DF está no estado de corte reverso, então Vds começa derrubar. Neste momento, a corrente de acionamento do pólo G é transferida para Cgd para carregamento, e a plataforma Miller aparece em Vgs, a tensão Vgs permanece inalterada e Vds cai gradualmente para a queda de tensão VF.

De T3 a T4, quando o capacitor Miller Cgd está totalmente carregado, a tensão Vgs continua a aumentar até que o transistor MOS esteja completamente ligado.
Combinado com a curva de saída do tubo MOS, resuma o processo de condução do tubo MOS.
De t0 a t1, o tubo MOS está na zona de corte; Após t1, Vgs excede a tensão de ativação do transistor MOS. Com o aumento do Vgs, o ID aumenta. Quando ID sobe para o mesmo nível que a corrente do indutor, o diodo de roda livre desliga ao contrário. Durante t2~t3, Vgs entra no platô de Miller. Neste momento, a tensão do pólo D não é mais fixada pelo diodo de roda livre e a região de pinçamento do MOS torna-se menor. Após t3, Vgs continua a aumentar e Vds diminui gradualmente até que o transistor MOS esteja completamente ligado.

Curva de saída do tubo MOS

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