トランスのスパイスモデル(PART1)の資料

1. Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 1
スパイスモデル解説
株式会社ビー・テクノロジー
http://www.bee-tech.com/
2011年3月29日(火曜日)
トランスモデル編

2. コンセプトキットの位置付け
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 2

3. コンセプトキットとは
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 3
製品 価格(円) PSpice版 LTspice版
ユニポーラステッピングモータ制御回路 42,000 2011年4月初旬 2011年4月中旬
バイポーラステッピングモータ制御回路 42,000 2011年4月初旬 2011年4月中旬
アベレージモデルの降圧コンバータ 84,000 2011年4月中旬 2011年4月下旬
過渡解析モデルの降圧コンバータ 未定 2011年4月中旬 2011年4月下旬

4. デザインキット
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 4
要望が多いインバータ回路方式を中心に20種類の新製品を開発中。
製品 分野
FCC回路 電源回路
RCC回路 電源回路
低損失リニアレギュレータ 電源回路
高精度リニアレギュレータ 電源回路
D級アンプ アンプ回路
擬似共振電源回路 電源回路
マイクロコントローラ 電源回路
ステッピングモータドライブ回路 モーター制御回路
PWM ICによる電源回路 電源回路
バッテリー回路(リチウムイオン電池) バッテリーアプリケーション回路
バッテリー回路(ニッケル水素電池) バッテリーアプリケーション回路
バッテリー回路(鉛蓄電池) バッテリーアプリケーション回路
DCDCコンバータ 電源回路
DCモータ制御回路 モーター制御回路

5. トランスのスパイスモデルの種類
巻数モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 5
巻数モデル
TX1
TN33_20_11_2P90
L1_TURNS = 100
L2_TURNS = 100

6. トランスのスパイスモデルの種類
(1)周波数特性モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 6
コイルの等価回路の考え方(周波数を考慮する)
10
-3
10
0
10
3
10
6
10
9
(Hz)
Impedance vs. Frequency
Inductor model
R1L1
L1
R1
R1L1
C1
L1
10
-3
10
0
10
3
10
6
10
9
(Hz)
Impedance vs. Frequency
Inductor model
R1L1 R1L1
L1
R1
L1
R1
R1L1
C1
R1L1
C1
L1L1
注意：動作周波数により、3素子モデルではなく、5素子モデル、ラダー・モデル
が採用される事もあります。

7. トランスのスパイスモデルの種類
(1)周波数特性モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 7

8. トランスのスパイスモデルの種類
(1)周波数特性モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 8
L1
10uH
1
2
L2
10uH
1
2
K K1
COUPLING = 1
K_Linear
インダクタンス＋結合係数 周波数モデル＋結合係数
K K1
COUPLING = 1
K_Linear
結合係数とは、1次巻き線で発生した磁
束が2次巻き線に結合する割合です。デ
フォルト値は、結合係数=1です。
実際には、0.99-0.9999を使用します。

9. トランスのスパイスモデルの種類
(1)周波数特性モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 9
事例：周波数モデル＋結合係数

10. トランスのスパイスモデルの種類
(1)周波数特性モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 10
事例：周波数モデル＋結合係数
インピーダンスの測定:Agilent 4294A
直列抵抗成分の測定:Agilent 34420A
Agilent 4294AAgilent 34420A

11. トランスのスパイスモデルの種類
(2)周波数特性モデル＋コアモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 11

12. トランスのスパイスモデルの種類
(2)周波数特性モデル＋コアモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 12

13. トランスのスパイスモデルの種類
(2)周波数特性モデル＋コアモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 13
PSpice Model Editor → MAGNETIC CORE

14. トランスのスパイスモデルの種類
(2)周波数特性モデル＋コアモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 14

15. トランスのスパイスモデルの種類
実物製作前段階でのスパイス・モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 15
PSpice ICAP4
Vin=AC220[V]
Vout=AC15[V]

16. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 16

17. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 17

18. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 18

19. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 19

20. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 20

21. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 21

22. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
PSpice Magnetic Part Editor
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 22

23. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
ICAP4 Magnetic Designer
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 23

24. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
ICAP4 Magnetic Designer
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 24

25. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
ICAP4 Magnetic Designer
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 25

26. 実物製作前段階でのスパイス・モデル
ICAP4 Magnetic Designer
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 26
*SRC=Untitled;Untitled;Transformers;;Fair-Rite, 26mm x 16mm (56--261621)
*SYM=Untitled
.SUBCKT Untitled 1 2 3 4
*Copyright(c) Intusoft 2000. All rights reserved, redistribution prohibited.
*Fair-Rite, Pot Core Ferrite, 78_25200K_25C, 26mm x 16mm (56--261621)
*exempt 25826 8856 -85109
** ** ** **
Rdc1 N41 N61 0.5380
Lmag N41 2 46.69m
Rcore N41 2 96.29k
Rac1 N61 1 0.6304
Lac1 N61 1 6.020u
** ** ** **
L12 N41 in2 222.1u
Efwd2 N82 4 in2 2 68.49m
Vsens2 N82 N42
Ffbk2 in2 2 Vsens2 68.49m
Rdc2 N42 N62 5.378m
Rac2 N62 3 16.20m
Lac2 N62 3 154.7n
.ENDS
*$
* Generated by Magnetic Parts Editor on Sun Mar 27 08:03:08 2011
.subckt test V_IN1 V_IN2
+ V_OUT11 V_OUT12
+ PARAMS: Np=59 RSp=1.26 LIp=1.66283e-005
+ Ns1=5 RSs1=0.00970593 Gap = 0
L_LP NLP V_IN2 {Np}
R_RP NRP NLP {RSp}
L_Leak V_IN1 NRP {LIp}
L_LS1 NLS1 V_OUT12 {Ns1}
R_RS1 NLS1 V_OUT11 {RSs1}
K_K2 L_LP L_LS1 1.0 core_model_K1
.model core_model_K1 AKO:core_model CORE (GAP={Gap})
.model core_model CORE (LEVEL = 3 OD = 4.01 ID = 0 AREA = 0.454 GAP = 0 Br = 1100 Bm = 5000 Hc =
0.175 )
.ends test
*$
PSpice
ICAP4

27. スパイス・モデル
応用
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 27
結合係数を使ったモデリング
センサー関連
■差動トランス
コイル
■ワイヤレス給電のコイル

28. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 28
Number : PT4
Manufacturer : OXFORD ELECTRICAL PRODUCTS

29. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 29
C8
41.9823p
Source
A
0
L3
6.3514m
OUT2
IN
L1
6.36421m
Pulse Transformer
V41
TD = 0
TF = 5n
PW = 0.05m
PER = 0.1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
RL
50
C7
10u
0
E1
V(A,0)
EVALUE
OUT+
OUT-
IN+
IN-
C5
42.0223p
0
R1
41.8751k
0
OUT1
R10
100G
C1
44.449p
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
L6 10.4542uH
C4
17.3536p
R13
1u
R2 3.42909k
C3
44.4466p
C216.3685p
R8
38.9312k
R12
30
パルストランスの等価回路図
周波数特性モデルを採用している
モデリング可能な周波数帯域は、100Hz～100MHz

30. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 30
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C1
44.449p
Leakage Inductance
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
100Hz～100MHz

31. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 31
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
Inductance : pin Ps & pin Pf
Pf
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C1
44.449p
Ps Ss
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
Sf

32. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 32
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
Inductance : pin Ss & pin Sf
Pf
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C1
44.449p
Ps Ss
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
Sf

33. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 33
1kHzにおける過渡解析
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2
C7
10u
OUT2
Pulse TransformerC4
17.3536p
C8
41.9823p
C3
44.4466p
A
R1
41.8751k
0
0
C5
42.0223p
0
C216.3685p
R10
100G
RL
50
L3
6.3514m
R2 3.42909k
V41
TD = 0
TF = 5n
PW = 0.5m
PER = 1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8 R12
15
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
0
R8
38.9312k
Source
R13
1u
E1
V(A,0)
EVALUE
OUT+
OUT-
IN+
IN-
IN
C1
44.449p
L1
6.36421m
OUT1
L6 10.4542uH
Ch1-Ch2
Input

34. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 34
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2
Ch1-Ch2
Input
IN
R10
100G
L1
6.36421m
C3
44.4466p
C7
10u
R13
1u
Pulse TransformerR2 3.42909k
C5
42.0223p
0
R8
38.9312k
0Source
R12
30
L6 10.4542uH
OUT2
E1
V(A,0)
EVALUE
OUT+
OUT-
IN+
IN-
A
0
C1
44.449p
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
OUT1
C8
41.9823p
0
L3
6.3514m
R1
41.8751k
RL
50
V41
TD = 0
TF = 5n
PW = 0.05m
PER = 0.1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
C216.3685p
C4
17.3536p
10kHzにおける過渡解析

35. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 35
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2
Input
R10
100G
C4
17.3536pC216.3685p
R1
41.8751k
C7
3n
C8
41.9823p
0
Source
A
L1
6.36421m
C5
42.0223p RL
50
R4
1u
0
( V(%IN1)
+V(%IN2) )
L3
6.3514m
C1
44.449p
R8
38.9312k
IN
V41
TD = 0
TF = 5n
PW = 5u
PER = 10u
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
L6 10.4542uH
0
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
OUT2
OUT1
R12
15
R3
1G
0
E1
V(A,0)
EVALUE
OUT+
OUT-
IN+
IN-
R2 3.42909k Pulse Transformer
C3
44.4466p
100kHzにおける過渡解析

36. パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 36
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2
Input
R2 3.42909k
OUT2
C3
44.4466p
C216.3685p
0
R10
100G
C4
17.3536p
0
( V(%IN1)
+V(%IN2) )
OUT1
R3
1G
L3
6.3514m
C7
8n
C1
44.449p
R12
15
C8
41.9823p
0
R8
38.9312k
L6 10.4542uH
Pulse Transformer
A
R1
41.8751k
L1
6.36421m
IN
RL
50
0
K K1
COUPLING = 0.999
K_Linear
L1 = L3
L2 = L1
V41
TD = 0
TF = 5n
PW = 0.5u
PER = 1u
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
R4
1u
C5
42.0223p
E1
V(A,0)
EVALUE
OUT+
OUT-
IN+
IN-
Source
1MHzにおける過渡解析

37. リーケージ・インピーダンスの測定に関する調査事項
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 37
結果はブログ、デバイスモデリング研究所にて報告していきます。
デバイスモデリング研究所のURLは下記のとおりです。
http://beetech-icyk.blogspot.com/

38. Bee Technologies Group
お問合わせ先)
info@bee-tech.com
【本社】
株式会社ビー・テクノロジー
〒105-0012 東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階
代表電話: 03-5401-3851
設立日:2002年9月10日
資本金:8,830万円
【子会社】
Bee Technologies Corporation (アメリカ)
Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド)
本ドキュメントは予告なき変更をする場合がございます。
ご了承下さい。また、本文中に登場する製品及びサービス
の名称は全て関係各社または個人の各国における商標
または登録商標です。本原稿に関するお問い合わせは、
当社にご連絡下さい。
38Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011