Эффект Миллера и варианты его подавления в корректоре


Эффект Миллера-01

Усовершенствованная схема снижающая эффект Миллера в корректоре коэффициента мощности

Эффект Миллера и схема его минимизации. В практике каскодное соединение двух MOSFET помогло устранить эффект Миллера и значительно улучшить характеристики корректора коэффициента мощности (ККМ).

Напомним, что эффект Миллера — это очень большое увеличение кажущейся входной емкости транзистора, обусловленное отрицательной обратной связью с выхода транзистора на вход, когда транзистор используется в составе усилителя с высоким коэффициентом усиления.

Усилитель с единичным усилением не имеет эффекта Миллера, хотя он может иметь огромную входную емкость и создавать такие эффекты, как искажения переднего и заднего фронтов, связанные с этой входной емкостью, и образование плато на графике зависимости заряда от напряжения.

Эффект Миллера-1

Однако протестированная и опубликованная схема, показывающая как снизить эффект Миллера, была более чем неидеальной по одной важной причине: входная емкость MOSFET верхнего каскада (CGS), не имела надежного пути разряда. В описанной здесь усовершенствованной схеме этот недостаток устранен, и в статье представлена полностью жизнеспособная конструкция усовершенствованного каскодного ККМ. Номиналы и типы использованных компонентов указаны только в демонстрационных целях, и могут отличаться в зависимости от назначения проекта.

Каскодная схема ККМ построена на трех MOSFET: М1, М2 и МЗ (Рисунок 1). Транзистора МЗ, служащего для разряда емкости CGS транзистора М2, в предыдущей схеме не было. Этот MOSFET значительно улучшает характеристики ККМ и при правильном управлении расширяет диапазон рабочих частот вверх.

Р-канальный MOSFET должен управляться синфазно с транзистором М1. Здесь можно использовать недорогой низковольтный транзистор с умеренным значением сопротивления открытого канала. Источник постоянного напряжения V3 представляет 12-вольтовое смещение затвора М2 и должен быть блокирован керамическим конденсатором емкостью 10 мкФ.

Читайте также:  Компараторы напряжений - контроль температуры путем сравнения

Лучше всего М1 и МЗ работают тогда, когда управляются двухканальным драйвером MOSFET, таким как LTC1693-1 или аналогичным.

Эффект Миллера-2

Важно сформировать правильные сигналы управления затворами М1 и МЗ (Рисунок 2). Транзистор МЗ должен выключаться раньше и включаться позже, чем М1, чтобы предотвратить прохождение сквозного тока от источника напряжения V3 через замкнутые транзисторы МЗ и М1.

Две линии задержки, параметры которых зависят от используемых MOSFET, формируют управляющие напряжения для М1 и МЗ. Эти линии задержки построены на фильтрах нижних частот с одинаковыми схемами. Первая содержит резисторы R5 и R6, конденсаторы С1 и С2 и диод D2, вторая — R8, R9, С5, С6 и D1. Наилучшим вариантом будет драйвер MOSFET с триггерами Шмитта на входах.

Примером доступного интегрального ККМ может служить микросхема U2. Линия питания заменена источником питания V1, а диоды D4…D7 образуют сетевой выпрямитель. Здесь могут использоваться практически любые диоды, подходящие по допустимому напряжению и току.

Микросхема U2 формирует на резисторе R17 сигнал управления с широтно-импульс-ной модуляцией, который делится между двумя линиями задержки. Из-за разных задержек в каналах передний и задний фронты, проходя через линии задержки, задерживаются на разное время. Таким образом формируются напряжения управления затворами MOSFETM1 и МЗ(Рисунок2).