一、引言

   說到米勒電容不得不談到米勒效應，這對于電子工程師來說是一個復雜的課題。米勒效應在1920年由 John Milton Miller 提出來的，米勒效應牽扯到電路分析相關知識，在電子技術專業領域，往往初學者對于電路分析的基礎不是特別理解，在調試過程中遇到米勒效應帶來的麻煩時不知道從哪里下手，解決手段也比較有限。本文所要展示的是米勒效應形成的原因以及目前常用的解決手段。

二、現象及危害

   電子工程師在調試過程中會遇到如圖所示的問題：

   圖中的CH1為MOS管G極驅動波形，CH2為控制IC輸出的驅動波形，CH3為MOS管Vds波形，我們可以看出，MOS管G極的啟動波形有一個凸起的震蕩波形，而不是一個平臺，跟我們理解的米勒平臺效果不一致，這個問題我們在后面文章進行分析討論。

   在功率MOSFET應用中會出現寄生或誤導通的現象，這種現象在現實中會更頻繁地發生，并且可能造成更大的損害。 它的出現通常會導致MOSFET的損壞，而且由于寄生參數的影響，高頻導通會出現震蕩，不利于EMC性能，降低產品可靠性。 

三、米勒電容器引起的寄生導通

   MOSFET在開關時面臨的常見問題之一是由于米勒電容器引起的寄生導通。 在單電源柵極驅動器（0至+ 12V）中，這種影響非常明顯。 由于這種柵極-集電極耦合，在MOSFET關斷期間產生的高dV / dt瞬變會引起寄生導通（柵極電壓，VGS），這具有潛在的危險，如下圖所示。

   當變換器發生開關動作時，MOS管S1兩端會發生電壓變化dVds/dt。電流流過MOS管寄生米勒電容器Cdg，柵極電阻Rg和內部驅動器。該電流值大小為：

   該電流在柵極電阻兩端產生電壓降。 如果該電壓超過MOSFET柵極閾值電壓，則會發生寄生導通。 設計人員應注意，溫度升高會導致柵極閾值電壓略有降低，通常在mV /°C范圍內。

四、寄生導通解決方案

   對于上述問題，有三種經典的解決方案： 首先是改變柵極電阻，其次是在柵極和源極之間增加一個電容器，第三是使用負柵極驅動， 第四種簡單有效的解決方案是有源鉗位技術。下面會對這四種方法進行詳細說明。

1、單獨的導通關斷回路電阻

   柵極導通電阻Rgon影響MOSFET導通期間的電壓和電流變化。 增加該電阻可減少電壓和電流變化，但會增加開關損耗。可以通過減小關斷柵極電阻Rgoff來防止寄生導通。較小的Rgoff還將減少MOSFET關斷期間的開關損耗。但是，由于雜散電感，需要權衡較高的過沖Vds和關斷期間的振蕩。由于上述原因，將需要對兩個柵極電阻進行一些設計優化。

2、增加分流電容

   柵極和源極之間的附加電容器Cgs將影響MOS管的開關狀態。Cgs將承擔來自Miller電容的額外電流。由于MOS的總輸入電容為Cgs || Cdg，因此達到閾值電壓所需的柵極電荷會增加。由于使用了這個額外的電容器，因此對于相同的Rg，所需的驅動器功率會增加，并且MOSFET的開關損耗會更高。

3、負壓驅動

   該方法通常在額定電流較高的應用中使用負柵極電壓來安全地關斷和阻斷MOSFET或者IGBT。考慮到驅動成本，在較低電流應用場合通常不使用負柵極電壓。不過目前寬禁帶半導體時代的到來，市面上不少氮化鎵產品還是需要負壓關斷來實現可靠關斷。

4、有源米勒鉗位

   為了避免Rg優化問題，Cgs導致的效率損失以及負電源電壓的額外成本，提出了另一種措施，即通過將柵極到發射極之間的路徑短路來防止MOSFET誤導通。這可以通過在柵極和源極之間增加一個晶體管來實現。達到一定的Vgs后，此“開關”會使柵極-源極區域短路。 米勒電容上出現的電流被晶體管分流，而不是流過輸出驅動器gate引腳。

   以上是針對米勒效應抑制的措施，尤其在硬開關電路中，該現象會比較明顯，若是軟開關應用拓撲中米勒效應也會有一定影響，但是更多的是由于電路設計本身的寄生參數所導致，后面還會談一談關于在ZVS開關電路中如何避免米勒效應的影響。