MOS管的米勒效應(yīng)：感性負(fù)載

在上一篇文章中詳細(xì)描述了帶阻性負(fù)載時(shí)米勒平臺是怎樣的，對各階段做了定量分析，相信看過的同學(xué)應(yīng)該會有所收獲。今天我們來聊一聊帶感性負(fù)載時(shí)米勒平臺是怎樣的。

同學(xué)留言

一位同學(xué)留言說即便用感性負(fù)載也仿真不出理論曲線，仿真結(jié)果和阻性負(fù)載差不多。

感謝這位同學(xué)的留言，相信這位同學(xué)應(yīng)該是實(shí)際動手仿真過，才有這樣的疑問。那到底是不是這樣的呢？大家不妨跟著二火一起動起來，咱們搭個(gè)模型試試，畢竟硬件微講堂還是崇尚用理論+數(shù)據(jù)的方式來論證觀點(diǎn)。

搭建模型

還記得上一篇阻性負(fù)載時(shí)所搭建的仿真模型么？如下圖所示：

我們只需要把電路中的R3更換為電感L1即可。為了避免電感在MOS管開關(guān)過程中產(chǎn)生巨大的反向電動勢，我們需要給電感L1配上一個(gè)續(xù)流二極管D1。

有的同學(xué)會問為什么會有巨大的反向電動勢？這里不做過多展開，只說兩點(diǎn)，其他的請自行腦補(bǔ)。

①電感中的電流不能突變，但電流變化率dI/dt可以突變；

②U=LdI/dt。

仿真電路調(diào)整好后，再進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。調(diào)整下VG1，設(shè)置為幅值為5V的方波，用于驅(qū)動MOS管的柵極。

VS1是電壓源，10V就夠用，不用調(diào)整。L1取值2mH，這取值是隨意取的。到這里，仿真模型就算搭建完畢，下一步開始仿真。

仿真驗(yàn)證

通過“分析”--“瞬時(shí)分析”，設(shè)置10us的仿真時(shí)間，執(zhí)行即可得到如下波形。而黃框中的部分即為米勒平臺所對應(yīng)的Vgs、Id、Vds波形。

對黃色區(qū)域進(jìn)行局部放大，可以得到如下波形。同樣可以分為4個(gè)階段：

階段①：Vgs

階段②：Vgs>Vth，Vds>Vgs-Vth，飽和區(qū);

階段③：Vgs>Vth，Vds>Vgs-Vth，飽和區(qū);

階段④：Vgs>Vth，Vds

上圖中的階段③和理論曲線所展示的平臺階段趨勢基本一致：Vgs保持不變，Id也保持不變。理論曲線在前面文章中已提到過，如下圖所示。

定量計(jì)算

關(guān)于感性負(fù)載的各階段定量關(guān)系計(jì)算，基本和《MOS管的米勒效應(yīng)(6)--阻性負(fù)載》講過的定量關(guān)系類似，這里不再重復(fù)。需要特別說明階段③，此時(shí)Vds和Id的變化已不同步，在阻性負(fù)載中所提到的歐姆定律關(guān)系式已不能說明問題，內(nèi)部涉及電壓和電流的波形能量轉(zhuǎn)換，開關(guān)管和續(xù)流二極管的換流。

好在此時(shí)的Vgs不變，Id也不變，階段③Vgs和Id的定量計(jì)算可以和階段②在t2時(shí)刻（階段②和階段③臨界點(diǎn)）定量計(jì)算的結(jié)果保持相等。Vds的計(jì)算非常復(fù)雜，我們就放過自己吧……

差異點(diǎn)的可能解釋

細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)階段②，在仿真波形中有一個(gè)明顯的尖峰，而理論曲線沒有。基于個(gè)人理解，我這邊嘗試進(jìn)行如下解釋，可能未必恰當(dāng)。如有不對，還請指正。

①可能由于仿真模型搭建上有差異。理論曲線中搭建模型中使用的是恒流源，而我仿真模型中使用的是電感。

②理論曲線的仿真模型中所使用的器件是否為理想模型，我不確定。TINA-TI中的模型，確定不是理想模型。

（我自認(rèn)為這個(gè)解釋不夠嚴(yán)謹(jǐn)…）

感性負(fù)載與阻性負(fù)載對比

我們把感性負(fù)載和阻性負(fù)載的米勒效應(yīng)波形一起看下，如下圖：

具體的差異點(diǎn)都在圖上，我不展開講。

只提一個(gè)點(diǎn)：感性負(fù)載時(shí)，在階段②，漏極電流Id在變化時(shí)，漏源電壓Vds不變；在階段③，Id不變化時(shí)，Vds在變化。

想想為什么？

感興趣的同學(xué)自己花點(diǎn)精力研究，我這邊點(diǎn)到為止。歡迎評論區(qū)留言，說出你的觀點(diǎn)。

總 結(jié)

先聊到這里，梳理下今天討論的內(nèi)容：

①搭建感性負(fù)載的米勒效應(yīng)仿真模型；

②對感性負(fù)載的米勒效應(yīng)4個(gè)階段進(jìn)行簡要分析；

③定量計(jì)算；

④指出仿真結(jié)果與理論曲線的明顯差異點(diǎn)；

⑤對比感性負(fù)載和阻性負(fù)載的米勒效應(yīng)曲線，特別拋出一個(gè)問題點(diǎn)；

怎么樣？一個(gè)簡短的問題，給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里，能否晉升到陸地神仙境，一劍開天門，就看你的造化了！

審核編輯：湯梓紅