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PSpiceを活用した降圧回路と昇圧回路入門

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PSpiceを活用した降圧回路と昇圧回路入門

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PSpiceを活用した降圧回路と昇圧回路入門

  1. 1. PSpiceを活用した降圧回路と 昇圧回路入門(フィードバック制御あり) 【セミナー内容】 1.降圧回路 1.1 降圧回路シミュレーション 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション 2.昇圧回路 2.1 昇圧回路シミュレーション 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション 3.質疑応答 2013年11月13日(水曜日) 株式会社ビー ・テクノロジー http://www.beetech.info/ 堀米 毅 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 1
  2. 2. 1.1 降圧回路シミュレーション 出展:TDK Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 2
  3. 3. 1.1 降圧回路シミュレーション 降圧回路 降圧回路のタイミングチャート Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 3
  4. 4. 1.1 降圧回路シミュレーション R1 R2 1 1m C1 10 U1 2SK3682 L1 Vin = 12[V] Vout = 3.3[V] Iout=6.6[A] 2n L2 2 1 2 0.01uH Vo 100uH R3 R4 12Vdc V1 V2 S R5 22 10k 10 C2 U2 40CPQ050 2n Implementation = V_sig R6 1m R7 2 0.5 L3 10nH C3 1000u 1 R8 1m 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 4
  5. 5. 1.1 降圧回路シミュレーション Vout and Iout 5.0V 4.5V 4.0V Vout=3.294[V] 3.5V 3.0V 2.5V 2.0V 1.5V 1.0V 0.5V 0V V(VO) 10A 9A 8A Iout=6.587[A] 7A 6A 5A 4A 3A 2A SEL>> 0A 0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms -I(R7) Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 5
  6. 6. 1.1 降圧回路シミュレーション SBD Characteristic reference Output Voltage Vout 5.0V 4.0V 3.0V 2.0V 1.0V 0V Current V(VO) 15A 2 Overshoot 1 Initial State 10A 5A 0A 3 Steady State -5A I(U2:PIN1) Voltage V(L2:1,U2:PIN1) Power 20V 16V 12V 8V 4V SEL>> -4V 20W 10W 0W -10W -20W 0s 1ms 2ms V(L2:1,U2:PIN1)*I(U2:PIN1) 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 6
  7. 7. 1.1 降圧回路シミュレーション Initial State SBD: Voltage, Current and Power 1 15A 10A 5A 0A SEL>> -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(L2:1,U2:PIN1) 20W 10W 0W -10W -20W 0s 10us 20us V(L2:1,U2:PIN1)*I(U2:PIN1) 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 7
  8. 8. 1.1 降圧回路シミュレーション Overshoot SBD: Voltage, Current and Power 2 15A 10A 5A 0A -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(L2:1,U2:PIN1) 20W 10W 0W -10W SEL>> -20W 500us 510us 520us V(L2:1,U2:PIN1)*I(U2:PIN1) 530us 540us 550us 560us 570us 580us 590us 600us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 8
  9. 9. 1.1 降圧回路シミュレーション 3 Steady State SBD: Voltage, Current and Power 15A 10A 5A 0A -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(L2:1,U2:PIN1) 20W 10W 0W -10W SEL>> -20W 5.00ms 5.01ms 5.02ms V(L2:1,U2:PIN1)*I(U2:PIN1) 5.03ms 5.04ms 5.05ms 5.06ms 5.07ms 5.08ms 5.09ms 5.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 9
  10. 10. 1.1 降圧回路シミュレーション MOSFET Characteristic reference Output Voltage Vout 5.0V 4.0V 3.0V 2.0V 1.0V 0V IDS V(VO) 16A 12A 8A 4A 0A -4A 1 2 Overshoot Initial State 3 Steady State I(U1:2) VDS V(R1:1,U1:3) VGS V(U1:1,L2:1) POWER 40V 30V 20V 10V 0V 20V 12V 4V -4V 200W 120W SEL>> -40W 0s 1ms 2ms I(U1:2)*V(R1:1,U1:3) 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 10
  11. 11. 1.1 降圧回路シミュレーション Initial State MOSFET: Turn On 1 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(R1:1,U1:3) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U1:1,L2:1) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 0s 10us 20us I(U1:2)*V(R1:1,U1:3) 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 11
  12. 12. 1.1 降圧回路シミュレーション Overshoot MOSFET: Turn On 2 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(R1:1,U1:3) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U1:1,L2:1) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 500us 510us 520us I(U1:2)*V(R1:1,U1:3) 530us 540us 550us 560us 570us 580us 590us 600us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 12
  13. 13. 1.1 降圧回路シミュレーション Steady State MOSFET: Turn On 3 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(R1:1,U1:3) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U1:1,L2:1) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 5.00ms 5.01ms 5.02ms I(U1:2)*V(R1:1,U1:3) 5.03ms 5.04ms 5.05ms 5.06ms 5.07ms 5.08ms 5.09ms 5.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 13
  14. 14. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 14
  15. 15. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション R1 10 2n L1 L2 0.01uH S U1 2SK3682 R4 2 Vo 100uH R5 R3 GATE 22 V1 10k 10 R6 C2 SOURCE 12Vdc 1 2n U2 40CPQ050 1m A 1m D 2 K 1 G R2 C1 R7 2 Vin = 12[V] Vout = 5[V] Iout=10[A] 0.5 L3 10nH 1 C3 1000u R8 1m 0 CONTROL GATE SIG_G Vin+ SOURCE SIG_S Vo Vin- Implementation = CONTROL2 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 15
  16. 16. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション エラーアンプ 誤差増幅部 Error Amplifier D1 ③出力電圧 検出部 D2 C1 ①PWM信号発生部 100p Soft Start D3 R1 C2 R2 1k Dbreak C3 1000 0.68u R3 470k 1u 0 IC = 5 Detecting Output Voltage AMP E1 Vin+ Vin- IN+ OUT+ IN- OUTEVALUE 1k Comparator R4 E2 INV OUT 0 IN+ OUT+ IN- OUTR5 EVALUE limit(V(%IN+, %IN-)*1e9,0,15) 1k NON_INV 1.8/5*V(%IN+, %IN-) VREF1 1.8Vdc 0 SIG_G SIG_S VCAREER1 (0, 0)(49.99u,5)(50u,0) 0 ②ソフトスタート 機能 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 16
  17. 17. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション 電圧制御 電圧源 INV NON_INV 1 2 (-V(%IN1) +V(%IN2) )*1e1*2 3 オペアンプを等価回路モデルで 再現しています。 →オペアンプのモデルを採用する 場合もあります。 電圧制御 電流源 R1 V(%IN)*1e-3 10k D1 -12Vdc R3 10meg V(%IN) OUT C1 1n 0 0 R2 D2 V2 12Vdc V1 V(%IN) 0 0 ゲインの設定 0 D3 D4 V4 16Vdc V3 -16Vdc 0 0 100k -12Vdc D5 V5 12Vdc 0 D6 R4 1k V6 0 0 周波数特性はCRにて一次遅れ系の特性を再現 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 17
  18. 18. u 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション ①PWM信号発生部 Comparator E2 IN+ OUT+ IN- OUTR5 EVALUE limit(V(%IN+, %IN-)*1e9,0,15) 1k SIG_G SIG_S VCAREER1 (0, 0)(49.99u,5)(50u,0) 0 ルックアップテーブルを用いたETABLE素子により表現している。誤差増幅部出力 とキャリア電圧源VCAREER1との差(表記ではV(%IN+,%IN-))が、ルックアップテー ブル表記の(0,0) (1m,15)により、1m以上は15V、0以下は0Vでクリップされ、0か ら1mの間は線形補間され、機能的にコンパレータ動作を表現しています。 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 18
  19. 19. 8u 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション ①PWM信号発生部 キャリア波VCAREER1は VPWL_RE_FOREVER素子(source.lib 内)により、右図のように3ポイント (0,0)、(49.99u,5)、(50u,0)を設定し(各 ポイント間は線形補間される)20kHz のノコギリ波を表現している。 Comparator E2 IN+ OUT+ IN- OUTR5 EVALUE limit(V(%IN+, %IN-)*1e9,0,15) 1k SIG_G SIG_S VCAREER1 (0, 0)(49.99u,5)(50u,0) 0 電圧 (49.99u,5) 5 0 (0,0) (50u,0) Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 時間 19
  20. 20. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション C1 ②ソフトスタート機能 100p Soft Start Dbreak C3 0 tage 0 N-) C2 1k D3 R1 0.68u R2 1000 R3 470k 1u IC = 5 AMP Comparat R4 E2 INV パルス幅をゼロから徐々に拡げるソフトスタート機能及びPWM信号の最大オン 1k OUT 幅制限機能持たせている。まず、ソフトスタート機能は、点線に囲まれたSOFT IN+ OUT+ NON_INV IN- OUTSTART部において、コンデンサ、ダイオード、抵抗による簡単な構成で実現して EVALUE limit(V(%IN+ いる。デフォルトでは、コンデンサの初期値5V(IC=5V)を設定して機能を有効に VREF1 1.8Vdc している。ソフトスタートの時間を変更するには、コンデンサ、抵抗による時定数 を変更します。 0 VCAREER1 (0, 0)(49.99u,5)(5 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 20
  21. 21. Soft Start 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション D3 Dbreak C3 ③出力電圧検出部 R1 C2 1k 0.68u R2 1000 R3 470k 1u 0 IC = 5 Detecting Output Voltage AMP E1 Vin+ Vin- IN+ OUT+ IN- OUTEVALUE 1k Com R4 E2 INV OUT 0 I I EV lim NON_INV 1.8/5*V(%IN+, %IN-) VREF1 1.8Vdc 0 VCARE (0, 0)(4 Detecting Output Voltage(出力電圧検出)部は、実際の設計では出力を抵抗分 圧又は直接抵抗を介して後段の誤差増幅部のアンプ入力に接続するが、今回 は電圧制御電圧源であるEVALUE素子を用いて出力電圧を所望の検出レベルに 変換している。数式の設定としては、出力電圧が制御目標(5V)に達したとき、誤 差増幅部のリファレンス電圧VREF1(デフォルト1.8V)に等しくなるように 1.8/5*V(%IN+, %IN-)としている。今回EVALUE素子を用いることで、制御目標値の 変更及び誤差増幅部のゲイン設定を容易に出来るようにしています。 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 0 21
  22. 22. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション Vout and Iout 6.0V 5.0V 4.0V Vout=4.990[V] 3.0V 2.0V 1.0V 0V V(VO) 12A 10A 8A Iout=9.980[A] 6A 4A 2A SEL>> 0A 0s 3ms 6ms 9ms 12ms 15ms 18ms 21ms 24ms 27ms 30ms -I(R7) Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 22
  23. 23. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション SBD Characteristic reference Output Voltage Vout 6.0V 4.0V 2.0V 0V Current V(VO) 15A 10A 2 Start-Up 3 Steady State 5A 0A 1 Initial State -5A I(U2:PIN1) Voltage V(U2:BASE,L3:2) Power 20V 12V 4V -4V 20W 10W 0W SEL>> -20W 0s 3ms 6ms V(U2:BASE,L3:2)*I(U2:PIN1) 9ms 12ms 15ms 18ms 21ms 24ms 27ms 30ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 23
  24. 24. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション Initial State SBD: Voltage, Current and Power 1 15A 10A 5A 0A -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U2:BASE,L3:2) 20W 10W 0W -10W SEL>> -20W 0s 25us 50us V(U2:BASE,L3:2)*I(U2:PIN1) 75us 100us 125us 150us 175us 200us 225us 250us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 24
  25. 25. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション Start-Up State SBD: Voltage, Current and Power 2 15A 10A 5A 0A SEL>> -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U2:BASE,L3:2) 20W 10W 0W -10W -20W 400us 425us 450us V(U2:BASE,L3:2)*I(U2:PIN1) 475us 500us 525us 550us 575us 600us 625us 650us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 25
  26. 26. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション Steady State SBD: Voltage, Current and Power 3 15A 10A 5A 0A -5A I(U2:PIN1) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(U2:BASE,L3:2) 20W 10W 0W -10W SEL>> -20W 15.000ms 15.025ms 15.050ms V(U2:BASE,L3:2)*I(U2:PIN1) 15.075ms 15.100ms 15.125ms 15.150ms 15.175ms 15.200ms 15.225ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 26
  27. 27. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション MOSFET Characteristic reference Output Voltage Vout 6.0V 4.0V 2.0V 0V V(VO) 16A 12A 8A 4A 0A -4A IDS 2 Start-Up 3 Steady State 1 Initial State I(U1:2) VDS V(D,SOURCE) VGS 40V 30V 20V 10V 0V 20V 12V 4V -4V POWER V(G,SOURCE) 200W 120W SEL>> -40W 0s 3ms I(U1:2)*V(D,SOURCE) 6ms 9ms 12ms 15ms 18ms 21ms 24ms 27ms 30ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 27
  28. 28. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション 1 Initial State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(D,SOURCE) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(G,SOURCE) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 0s 25us I(U1:2)*V(D,SOURCE) 50us 75us 100us 125us 150us 175us 200us 225us 250us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 28
  29. 29. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション 2 Start-Up State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(D,SOURCE) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(G,SOURCE) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 400us 425us I(U1:2)*V(D,SOURCE) 450us 475us 500us 525us 550us 575us 600us 625us 650us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 29
  30. 30. 1.2 制御ありの降圧回路シミュレーション 3 Steady State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:2) 40V 30V 20V 10V 0V V(D,SOURCE) 20V 16V 12V 8V 4V 0V -4V V(G,SOURCE) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 15.000ms 15.025ms 15.050ms I(U1:2)*V(D,SOURCE) 15.075ms 15.100ms 15.125ms 15.150ms 15.175ms 15.200ms 15.225ms 15.250ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 30
  31. 31. 2.1 昇圧回路シミュレーション 出展:TDK Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 31
  32. 32. 2.1 昇圧回路シミュレーション 昇圧回路 昇圧回路のタイミングチャート Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 32
  33. 33. 2.1 昇圧回路シミュレーション Boost Converter Vin = 5[V] Vout =13[V] Iout=1[A] R1 10 L1 R2 2 1 100uH 2 2n U2 L2 1 C1 2 Vo 0.01uH 1m L3 0.01uH 40CPQ060 V1 1 R3 0.001 R4 12 5Vdc U1 2SK4062LS R5 1k D1 R6 C2 C3 22 V2 S 1000u 0.1u R7 10k Implementation = V_sig 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 33
  34. 34. 2.1 昇圧回路シミュレーション Vout and Iout 15V 12V Vout=12.973[V] 9V 6V 3V 0V V(VO) 1.20A 0.96A Iout=1.081[A] 0.72A 0.48A 0.24A SEL>> 0A 0s 1.5ms 3.0ms 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms -I(R4) Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 34
  35. 35. 2.1 昇圧回路シミュレーション SBD Characteristic reference Output Voltage 15V 12V 9V Vout 6V 3V 0V V(VO) 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A 2 Peak 3 Steady State 1 Initial State Current -I(U2:BASE) 2V -2V Voltage -6V -10V -14V -18V -22V Power V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0s 1.5ms 3.0ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 35
  36. 36. 2.1 昇圧回路シミュレーション Initial State SBD: Voltage, Current and Power 1 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0s 10us 20us V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 36
  37. 37. 2.1 昇圧回路シミュレーション Peak SBD: Voltage, Current and Power 2 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0.95ms 0.96ms 0.97ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 0.98ms 0.99ms 1.00ms 1.01ms 1.02ms 1.03ms 1.04ms 1.05ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 37
  38. 38. 2.1 昇圧回路シミュレーション 3 Steady State SBD: Voltage, Current and Power 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 9.00ms 9.01ms 9.02ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 9.03ms 9.04ms 9.05ms 9.06ms 9.07ms 9.08ms 9.09ms 9.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 38
  39. 39. 2.1 昇圧回路シミュレーション MOSFET Characteristic reference Output Voltage 15V 10V Vout 5V 0V V(VO) 16A 8A 0A 2 Peak 1 Initial State 3 Steady State IDS I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V VDS V(L3:1) 16V 12V 8V VGS 4V 0V V(R6:2) 200W 120W SEL>> -40W 0s POWER 1.5ms I(U1:D)*V(L3:1) 3.0ms 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 39
  40. 40. 2.1 昇圧回路シミュレーション 1 Initial State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 0s 10us I(U1:D)*V(L3:1) 20us 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 40
  41. 41. 2.1 昇圧回路シミュレーション Peak MOSFET: Turn On 2 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V SEL>> -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W 0W -40W 0.95ms 0.96ms I(U1:D)*V(L3:1) 0.97ms 0.98ms 0.99ms 1.00ms 1.01ms 1.02ms 1.03ms 1.04ms 1.05ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 41
  42. 42. 2.1 昇圧回路シミュレーション 3 Steady State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 9.00ms 9.01ms I(U1:D)*V(L3:1) 9.02ms 9.03ms 9.04ms 9.05ms 9.06ms 9.07ms 9.08ms 9.09ms 9.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 42
  43. 43. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション Vin = 5[V] Vout =13[V] Iout=1[A] R1 10 L1 R2 2 1 100uH 2 2n U2 L2 1 C1 2 Vo 0.01uH 1m L3 0.01uH 40CPQ060 V1 1 R3 0.001 R4 12 5Vdc U1 2SK4062LS R5 1k D1 R6 C2 C3 22 V2 S 1000u 0.1u R7 10k Implementation = V_sig 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 43
  44. 44. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション Error Amplifier D1 D2 C1 100p Soft Start D3 R1 C2 R2 0.1k Dbreak C3 1000 6.8u R3 470k 1u 0 IC = 5 Detecting Output Voltage AMP E1 Vin+ Vin- IN+ OUT+ IN- OUTEVALUE 1k Comparator R4 E2 INV OUT 0 IN+ OUT+ IN- OUTR5 EVALUE limit(V(%IN+, %IN-)*1e9,0,15) 1k NON_INV 1.8/12*V(%IN+, %IN-) VREF1 1.8Vdc 0 SIG_G SIG_S VCAREER1 (0, 0)(9.99u,5)(10u,0) 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 44
  45. 45. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション INV NON_INV 1 2 (-V(%IN1) +V(%IN2) )*1e1*2 3 R1 V(%IN)*1e-3 10k D1 -12Vdc R3 10meg V(%IN) OUT C1 1n 0 0 R2 D2 V2 12Vdc V1 V(%IN) 0 0 0 D3 D4 V4 16Vdc V3 -16Vdc 0 0 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 100k -12Vdc D5 V5 12Vdc 0 D6 R4 1k V6 0 0 45
  46. 46. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション Vout and Iout 15V 12V Vout=12.973[V] 9V 6V 3V 0V V(VO) 1.20A 0.96A Iout=1.081[A] 0.72A 0.48A 0.24A SEL>> 0A 0s 1.5ms 3.0ms 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms -I(R4) Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 46
  47. 47. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション SBD Characteristic reference Output Voltage 15V 12V 9V Vout 6V 3V 0V V(VO) 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A 2 Peak 3 Steady State 1 Initial State Current -I(U2:BASE) 2V -2V Voltage -6V -10V -14V -18V -22V Power V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0s 1.5ms 3.0ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 47
  48. 48. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション 1 Initial State SBD: Voltage, Current and Power 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0s 10us 20us V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 48
  49. 49. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション Peak SBD: Voltage, Current and Power 2 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 0.95ms 0.96ms 0.97ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 0.98ms 0.99ms 1.00ms 1.01ms 1.02ms 1.03ms 1.04ms 1.05ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 49
  50. 50. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション 3 Steady State SBD: Voltage, Current and Power 18A 15A 12A 9A 6A 3A 0A -3A -I(U2:BASE) 2V -2V -6V -10V -14V -18V -22V V(R1:1,VO) 30W 20W 10W 0W SEL>> -20W 9.00ms 9.01ms 9.02ms V(R1:1,VO)*-I(U2:BASE) 9.03ms 9.04ms 9.05ms 9.06ms 9.07ms 9.08ms 9.09ms 9.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 50
  51. 51. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション MOSFET Characteristic reference Output Voltage 15V 10V Vout 5V 0V V(VO) 16A 8A 0A 2 Peak 1 Initial State 3 Steady State IDS I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V VDS V(L3:1) 16V 12V 8V VGS 4V 0V V(R6:2) 200W 120W SEL>> -40W 0s POWER 1.5ms I(U1:D)*V(L3:1) 3.0ms 4.5ms 6.0ms 7.5ms 9.0ms 10.5ms 12.0ms 13.5ms 15.0ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 51
  52. 52. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション Initial State MOSFET: Turn On 1 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 0s 10us I(U1:D)*V(L3:1) 20us 30us 40us 50us 60us 70us 80us 90us 100us Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 52
  53. 53. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション 2 Peak MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V SEL>> -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W 0W -40W 0.95ms 0.96ms I(U1:D)*V(L3:1) 0.97ms 0.98ms 0.99ms 1.00ms 1.01ms 1.02ms 1.03ms 1.04ms 1.05ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 53
  54. 54. 2.2 制御ありの昇圧回路シミュレーション 3 Steady State MOSFET: Turn On 16A 12A 8A 4A 0A -4A I(U1:D) 18V 14V 10V 6V 2V -2V V(L3:1) 16V 12V 8V 4V 0V V(R6:2) 200W 160W 120W 80W 40W SEL>> -40W 9.00ms 9.01ms I(U1:D)*V(L3:1) 9.02ms 9.03ms 9.04ms 9.05ms 9.06ms 9.07ms 9.08ms 9.09ms 9.10ms Time Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 54
  55. 55. ご参考) エラーアンプとは 出展:CQ出版社 Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013 55

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