在上一篇文章中詳細描述了帶阻性負載時米勒平臺是怎樣的,對各階段做了定量分析,相信看過的同學應該會有所收獲。今天我們來聊一聊帶感性負載時米勒平臺是怎樣的。
同學留言
一位同學留言說即便用感性負載也仿真不出理論曲線,仿真結果和阻性負載差不多。
感謝這位同學的留言,相信這位同學應該是實際動手仿真過,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,咱們搭個模型試試,畢竟硬件微講堂還是崇尚用理論+數據的方式來論證觀點。
搭建模型
還記得上一篇阻性負載時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管開關過程中產生巨大的反向電動勢,我們需要給電感L1配上一個續流二極管D1。
有的同學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,其他的請自行腦補。
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。
仿真電路調整好后,再進行參數設置。調整下VG1,設置為幅值為5V的方波,用于驅動MOS管的柵極。
VS1是電壓源,10V就夠用,不用調整。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。
仿真驗證
通過“分析”--“瞬時分析”,設置10us的仿真時間,執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的Vgs、Id、Vds波形。
對黃色區域進行局部放大,可以得到如下波形。同樣可以分為4個階段:
階段①:Vgs
階段②:Vgs>Vth,Vds>Vgs-Vth,飽和區;
階段③:Vgs>Vth,Vds>Vgs-Vth,飽和區;
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。
定量計算
關于感性負載的各階段定量關系計算,基本和《MOS管的米勒效應(6)--阻性負載》講過的定量關系類似,這里不再重復。需要特別說明階段③,此時Vds和Id的變化已不同步,在阻性負載中所提到的歐姆定律關系式已不能說明問題,內部涉及電壓和電流的波形能量轉換,開關管和續流二極管的換流。
好在此時的Vgs不變,Id也不變,階段③Vgs和Id的定量計算可以和階段②在t2時刻(階段②和階段③臨界點)定量計算的結果保持相等。Vds的計算非常復雜,我們就放過自己吧……
差異點的可能解釋
細心的同學發現階段②,在仿真波形中有一個明顯的尖峰,而理論曲線沒有?;趥€人理解,我這邊嘗試進行如下解釋,可能未必恰當。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。
(我自認為這個解釋不夠嚴謹…)
感性負載與阻性負載對比
我們把感性負載和阻性負載的米勒效應波形一起看下,如下圖:
具體的差異點都在圖上,我不展開講。
只提一個點:感性負載時,在階段②,漏極電流Id在變化時,漏源電壓Vds不變;在階段③,Id不變化時,Vds在變化。
想想為什么?
感興趣的同學自己花點精力研究,我這邊點到為止。歡迎評論區留言,說出你的觀點。
總 結
先聊到這里,梳理下今天討論的內容:
①搭建感性負載的米勒效應仿真模型;
②對感性負載的米勒效應4個階段進行簡要分析;
③定量計算;
④指出仿真結果與理論曲線的明顯差異點;
⑤對比感性負載和阻性負載的米勒效應曲線,特別拋出一個問題點;
怎么樣?一個簡短的問題,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
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原文標題:MOS管的米勒效應(7)--感性負載
文章出處:【微信號:hjldws,微信公眾號:硬件微講堂】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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