【艾睿方案】MOS管开通过程的米勒效应及应对措施

图一 

从t1开始时刻，Vgs开始上升的时候，Vds和Id保持不变，这个过程中驱动电流ig为Cgs充电，Vgs上升。一直到t1结束，Vgs上升到Vg(th)，也就是门极开启电压时候。在整个t1时间，MOS处于截止区。 

从t2时刻开始，MOS就开始导通了，标志就是Id开始上升。电流从原来的电感出来流经二极管，现在开始要慢慢的向MOS换流。所以MOS的漏极电流Id在逐渐上升，二极管的电流在逐渐减小，但是电流之和始终等于电感电流，在开关开通的这个过程中可以认为电感电流是没有变化的。这个时间段内驱动电流仍然是为Cgs充电。在t2这段时间里，Id只是在线性上升，到t2结束时刻，Id上升到电感电流，换流结束。在电感电流上升的这个过程中Vds会稍微有一些下降，这是因为下降的di/dt在杂散电感上面形成一些压降，所以侧到的Vds会有一些下降。从t2开始时刻，MOS进入了饱和区。 

在Id上升至最大（t2结束），即刻就进入了米勒平台时期。米勒平台就是Vgs在一段时间几乎维持不动的一个平台。前面说了，从t2开始时刻，MOS进入了饱和区，在饱和有转移特性：Id=Vgs*Gm。其中Gm是跨导。那么可以看出，只要Id不变Vgs就不变。Id在上升到最大值以后，也就是MOS和二极管换流结束后，Id就等于电感电流了，而此时又处于饱和区，所以Vgs就会维持不变，也就是维持米勒平台的电压。 

从t2结束驱动的电流ig为Cgd充电（从另一个方向来说，可以叫放电），然后Vds就开始下降了。由于超级结在开通伊始的纵向扩散，比较小的GD电容，所以Vds一开始下降的比较快，纵向扩散完成后，变成横向扩散，GD电容变大，所以Vds下降的斜率变缓。那么米勒平台什么时候结束呢？米勒平台要想结束，必须进入线性区，不然继续在饱和区待下去，就会被和Id“绑”在一起，所以当MOS进入线性区之后，米勒平台结束。根据MOS的特性曲线，在Vds下降到等于此时的Vgs-Vg(th)这个值的时候，MOS进入线性区（t4开始时刻）。此时Vds的大小会由Rds*Id决定，驱动电流开始继续为Cgs和Cgd充电。而Vgs也开始恢复继续上升，MOS基本导通。 

下面来详细说明下米勒平台形成的过程。 

图二 

在t2开始的时刻，处在饱和区的MOS转移特性公式，真实为Ich=Vgs*Gm，Ich为沟道电流，即上图中DS之间的电流。于是当驱动电流为Cgs充一点电，Vgs增加Δvgs，那么Ich增加Δich，而Ich增加的部分只能由Cds放电提供，（因为从电路中的来的那部分电流已经固定），于是Cds放电为Ich提供增加的电流。于是Vds就下降，也就是Vgd会下降，那么Δigd=Cgd*ΔVgd/Δt，igd就会增加，然后igs就会下降，所以Vgs就不能增加，只能这样动态的维持在米勒平台附近。可以看出这是一个负反馈的过程。所以Cgd也叫反馈电容。 

1. dv/dt 限制 

当MOS管 DS两端电压迅速上升的时，通过Cgd所产生电流在MOS管GS两端寄生电阻上产生的压降大于开启电压时，会使MOS打开。所以在使用前需要根据实际情况计算相关参数，以保证在各类工况下都不出来MOS误打开的情况。这里面又分三种情况： 

（1）可以看到通过Cgs和Cgd两个电容分压可得到GS两端电压 

图五