回路設計者からみた電子部品

回路設計者から見た電子部品
1.回路設計者の仕事の内容
2.コンデンサ
3.コイル

LTspiceのデモ：同期整流回路方式
2013年2月5日(火曜日)
株式会社ビー・テクノロジー
http://www.beetech.info
堀米毅
horigome@beetech.info

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回路設計者は、仕様を満たす
回路図及び材料表を作成する
仕事のプロセス

(1)仕様の把握
(2)仕様を満たす回路方式の検討及び選定
(3)回路方式を満たす概念設計の検討及び決定
(4)電子部品選定を行い、詳細設計を行う
(5)回路図および材料表を決定する

(6)基板設計
(7)試作⇒電子部品の小ロット発注
(8)量産化⇒電子部品の大量発注

回路設計者は、業務を効率化するために、
回路解析シミュレーターを活用する。


番外編：基板設計者は、PCB CAD+オートルーターを使用し、
最適な基板を製作する。PCB CADも最近はフリー化している。

Input terminal

Cin VR#1
IC: NJM723

Q: 2SD1415A
Ceramic resistor

VR#2

R7.5k Output terminal


番外編：基板設計者は、PCB CAD+オートルーターを使用し、
最適な基板を製作する。PCB CADも最近はフリー化している。

Layout (Top view) Layout (Bottom view)



回路設計者に必要なスキル
(1)電子部品を等価回路に置き換えるスキル

回路設計者は回路図を作成する。その回路図を
構成するのは電子部品であり、電子部品を
等価回路図に置換することで、確度の高い回路図
を作成する事ができる。

(2)見えない素子を考慮するスキル

回路図には表記されない見えない素子(寄生素子)
を考慮することで、正確な回路表現が出来る。


2.コンデンサ

コンデンサの役割
(1)電気を溜めることができる

(2)直流電流は通さない。交流電流のみを通す。

(3)ノイズを吸収することができる。


2.コンデンサ
コンデンサの種類
(1)セラミックコンデンサ
特徴：周波数特性に優れている
用途：デジタル回路、アナログ回路全般

(2)電解コンデンサ
特徴：容量が大きい
用途：電源回路

(3)フィルムコンデンサ
特徴：温度特性に優れている
用途：オーディオ回路
etc

2.コンデンサ

回路設計者とコミュニケーションするには

回路設計者は、コンデンサを単なる定格(例：2200u[F],50[V])
ではなく、コンデンサを等価回路図で考えている

回路設計に必要なコンデンサの電気的特性とは、
インピーダンス特性図＝周波数特性図である。
⇒ほとんどのコンデンサのデータシートには、必要な
電気的特性図が掲載されていない。困っている。

コンデンサのインピーダンス特性図から等価回路図が
決定されている。


2.コンデンサ

インピーダンス特性図とは

コンデンサの種類によって、特徴がある

2.コンデンサ
コンデンサの等価回路図とは

コンデンサの等価回路図とは、インピーダンス特性図を
等価回路図に置き換えたもの

2.コンデンサ
コンデンサの等価回路図はどこまでの
周波数帯域まで再現するかにより、
等価回路図が変わる

良く採用されるのは、3素子、5素子、ラダー

2.コンデンサ

リップル現象を低減させたいのならば、
ESRが小さいコンデンサを選定する

ノイズ現象を低減させたいのならば、
ESLが小さいコンデンサを選定する

参考文献：
トランジスタ技術2011年8月号：154ページから160ページ


3.コイル

コイルの役割
(1)電流を安定化させる。

(2)直流を通し、周波数で信号を取り出すことができる。

(3)電圧を変換することができる。

回路設計では、コイルに流れる電流波形が鍵になる事が多い。
回路実験では観察しにくい電流波形を回路解析シミュレーション
では簡単に電流波形を観察できる。


3.コイル
コイルの種類
(1)コモン・モード・チョーク・コイル

(2)チョーク・コイル

(3)同調コイル＝共振コイル
用途：オーディオ回路、無線回路

(4)電源トランス

(5)オーディオトランス

etc

3.コイル

回路設計者とコミュニケーションするには

回路設計者は、コイルを単なる定格(例：10u[H])
ではなく、コイルを等価回路図で考えている

回路設計に必要なコイルの電気的特性とは、
インピーダンス特性図＝周波数特性図である。
⇒ほとんどのコイルのデータシートには、必要な
電気的特性図が掲載されていない。困っている。

コイルのインピーダンス特性図から等価回路図が
決定されている。


3.コイル
インピーダンス特性図とは

コイルの種類によって、特徴がある

3.コイル
コイルの等価回路図とは

コイルの等価回路図とは、インピーダンス特性図を
等価回路図に置き換えたもの

3.コイル
コイルの等価回路図はどこまでの
周波数帯域まで再現するかにより、
等価回路図が変わる

良く採用されるのは、3素子、5素子、ラダー

3.コイル
コイルのDC特性(直流重畳特性)
パワーエレクトロニクス分野では重要特性

参考文献：
トランジスタ技術2011年10月号：175ページから182ページ


3.コイル

回路設計では、コイルに流れる電流波形が
鍵になる事が多い。

回路実験では観察しにくい電流波形を
回路解析シミュレーションでは簡単に
電流波形を観察できる。

回路解析シミュレーションの得意分野


LT3845 同期整流回路方式


回路解析シミュレーション結果(LTspice)

出力電圧波形

コイルの電流波形


材料表(BOM)が表記できる(LTspice)
View ⇒ Bill of Materials ⇒ Show on Schematic


質疑・応答


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