MOS管的米勒效应：感性负载

在上一篇文章中详细描述了带阻性负载时米勒平台是怎样的，对各阶段做了定量分析，相信看过的同学应该会有所收获。今天我们来聊一聊带感性负载时米勒平台是怎样的。

同学留言

一位同学留言说即便用感性负载也仿真不出理论曲线，仿真结果和阻性负载差不多。

感谢这位同学的留言，相信这位同学应该是实际动手仿真过，才有这样的疑问。那到底是不是这样的呢？大家不妨跟着二火一起动起来，咱们搭个模型试试，毕竟硬件微讲堂还是崇尚用理论+数据的方式来论证观点。

搭建模型

还记得上一篇阻性负载时所搭建的仿真模型么？如下图所示：

我们只需要把电路中的R3更换为电感L1即可。为了避免电感在MOS管开关过程中产生巨大的反向电动势，我们需要给电感L1配上一个续流二极管D1。

有的同学会问为什么会有巨大的反向电动势？这里不做过多展开，只说两点，其他的请自行脑补。

①电感中的电流不能突变，但电流变化率dI/dt可以突变；

②U=LdI/dt。

仿真电路调整好后，再进行参数设置。调整下VG1，设置为幅值为5V的方波，用于驱动MOS管的栅极。

VS1是电压源，10V就够用，不用调整。L1取值2mH，这取值是随意取的。到这里，仿真模型就算搭建完毕，下一步开始仿真。

 

仿真验证

通过“分析”--“瞬时分析”，设置10us的仿真时间，执行即可得到如下波形。而黄框中的部分即为米勒平台所对应的Vgs、Id、Vds波形。

对黄色区域进行局部放大，可以得到如下波形。同样可以分为4个阶段：

阶段①：Vgs

阶段②：Vgs>Vth，Vds>Vgs-Vth，饱和区;

阶段③：Vgs>Vth，Vds>Vgs-Vth，饱和区;

阶段④：Vgs>Vth，Vds

上图中的阶段③和理论曲线所展示的平台阶段趋势基本一致：Vgs保持不变，Id也保持不变。理论曲线在前面文章中已提到过，如下图所示。

定量计算

关于感性负载的各阶段定量关系计算，基本和《MOS管的米勒效应(6)--阻性负载》讲过的定量关系类似，这里不再重复。需要特别说明阶段③，此时Vds和Id的变化已不同步，在阻性负载中所提到的欧姆定律关系式已不能说明问题，内部涉及电压和电流的波形能量转换，开关管和续流二极管的换流。

好在此时的Vgs不变，Id也不变，阶段③Vgs和Id的定量计算可以和阶段②在t2时刻（阶段②和阶段③临界点）定量计算的结果保持相等。Vds的计算非常复杂，我们就放过自己吧……

差异点的可能解释

细心的同学发现阶段②，在仿真波形中有一个明显的尖峰，而理论曲线没有。基于个人理解，我这边尝试进行如下解释，可能未必恰当。如有不对，还请指正。

①可能由于仿真模型搭建上有差异。理论曲线中搭建模型中使用的是恒流源，而我仿真模型中使用的是电感。

②理论曲线的仿真模型中所使用的器件是否为理想模型，我不确定。TINA-TI中的模型，确定不是理想模型。

（我自认为这个解释不够严谨…）

感性负载与阻性负载对比

我们把感性负载和阻性负载的米勒效应波形一起看下，如下图：

具体的差异点都在图上，我不展开讲。

只提一个点：感性负载时，在阶段②，漏极电流Id在变化时，漏源电压Vds不变；在阶段③，Id不变化时，Vds在变化。

想想为什么？

感兴趣的同学自己花点精力研究，我这边点到为止。欢迎评论区留言，说出你的观点。

总  结

先聊到这里，梳理下今天讨论的内容：

①搭建感性负载的米勒效应仿真模型；

②对感性负载的米勒效应4个阶段进行简要分析；

③定量计算；

④指出仿真结果与理论曲线的明显差异点；

⑤对比感性负载和阻性负载的米勒效应曲线，特别抛出一个问题点；

怎么样？一个简短的问题，给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里，能否晋升到陆地神仙境，一剑开天门，就看你的造化了！

审核编辑：汤梓红