一文詳解，MOS管米勒效應電容問題該如何處理-KIA MOS管

MOS管米勒效應電容問題

米勒效應是三極管工作中常見的一種作用現象,然而, MOS管中由于門極和漏極間存在米勒電容，則會影響整體的開啟時間。那么問題來了:遇到這種情況,在柵極和源極間并聯一個小電容有沒有效果 ?在什么情況下才考慮米勒電容?米勒電容影響的時間怎么計算?就讓高級工程師告訴你,遇到米勒效應電容時你應該怎么處理。

據工程師介紹,米勒電容不是個實在存在MOSFET中的電容,它是由MOSFET棚漏極間的電容反映到輸入(即棚源間)的等效電容。由米勒定理可知,這個等效電容比棚漏間的實際電容要大許多,隨增益變化,而由該效應所形成的等效電容稱為米勒電容。由此可見,在棚源極間并-個電容無助于減小米勒電容,反之更會降低MOSFET的開啟速度,增加開通關斷時間。

所以,正確的處理方式是在關斷感性負載時,如果驅動電路內阻不夠小，可以在MOS的GS間并聯一個適當的電容 ,而不是并聯一個越小越好的電容。這樣做可以防止關斷時因米勒電容影響出現的漏極電壓塌陷。

至于遇到了MOS管米勒效應電容后如何計算的問題,工程師們可以查詢數據手冊中的Cgd ,然后根據具體電路的電壓增益計算。一般情況下，功率MOS管往往給出一定條件下管子開通所需要的電量和充電曲線，可以作為驅動設計的參考。

總結

工程師在進行測試的過程中,一旦遇到米勒效應電容問題,首先要依據查詢數據手冊進行計算,在估算出電容數值后選取適當電容進行電路系統修改調整。除此之外,依據米勒定理進行合理運用,也是能夠幫助I程師讀懂波紋并找出問題的關鍵所在。

如何減輕米勒電容所引起的寄生導通效應

當在開關時普遍會遇到的一個問題即寄生開通期間的米勒平臺。米勒效應在單電源門極驅動的應用中影響是很明顯的。基于門極G與集電極C之間的耦合，在關斷期間會產生一個很高的瞬態dv/dt，這樣會引發門極VGE間電壓升高而導通，這是一個潛在的風險(如圖1)。

MOS管米勒效應電容

寄生引起的導通

在半橋拓撲中，當上管IGBT(S1)正在導通，產生變化的電壓dV/dt加在下管IGBT(S1)C-E間。電流流經S2的寄生米勒電容CCG 、門極驅動電阻RG 、內部集成門極驅動電阻RDRIVER ，如圖1所示。電流大小大致可以如下公式進行估算：

MOS管米勒效應電容

這個電流產生使門極電阻兩端產生電壓差，這個電壓如果超過IGBT的門極驅動門限閾值，將導致寄生導通。設計工程師應該意識到IGBT節溫上升會導致IGBT門極驅動閾值會有所下降，通常就是mv/℃級的。當下管IGBT(S2)導通時，寄生米勒電容引起的導通同樣會發生在S1上。

減緩米勒效應的解決方法

通常有三種傳統的方法來解決以上問題：種方法是改變門極電阻(如圖2);第二種方法是在在門極G和射極E之間增加電容(如圖3);第三種方法是采用負壓驅動(如圖4)。除此之外，還有一種簡單而有效的解決方案即有源鉗位技術(如圖5)。

獨立的門極開通和關斷電阻

門極導通電阻RGON影響IGBT導通期間的門極充電電壓和電流;增大這個電阻將減小門極充電的電壓和電流，但會增加開通損耗。寄生米勒電容引起的導通通過減小關斷電阻RGOFF可以有效抑制。越小的RGOFF同樣也能減少IGBT的關斷損耗，然而需要付出的代價是在關斷期間由于雜散電感會產生很高的過壓尖峰和門極震蕩。

MOS管米勒效應電容