SPICE MODEL of Transformer

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SPICE MODEL of Transformer by Bee Technologies

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SPICE MODEL of Transformer

  1. 1. スパイスモデル解説 トランスモデル編 2011年3月29日(火曜日) 株式会社ビー・テクノロジー http://www.bee-tech.com/ Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 1
  2. 2. コンセプトキットの位置付け Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 2
  3. 3. コンセプトキットとは 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 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 3
  4. 4. デザインキット 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。 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 4
  5. 5. トランスのスパイスモデルの種類巻数モデル TX1巻数モデル TN33_20_11_2P90 L1_TURNS = 100 L2_TURNS = 100 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 5
  6. 6. トランスのスパイスモデルの種類(1)周波数特性モデルコイルの等価回路の考え方(周波数を考慮する) L1 C1 L1 R1 L1 R1 L1 R1 -3 0 3 6 910 10 10 10 10 (Hz) Inductor model Impedance vs. Frequency 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。 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 6
  7. 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. 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 K K1 K_Linear COUPLING = 1 1 2 L1 L2 10uH 10uH 2 1 インダクタンス+結合係数 周波数モデル+結合係数 結合係数とは、1次巻き線で発生した磁 K K1 束が2次巻き線に結合する割合です。デ K_Linear フォルト値は、結合係数=1です。 COUPLING = 1 実際には、0.99-0.9999を使用します。 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 8
  9. 9. トランスのスパイスモデルの種類(1)周波数特性モデル事例:周波数モデル+結合係数 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 9
  10. 10. トランスのスパイスモデルの種類(1)周波数特性モデル事例:周波数モデル+結合係数 Agilent 34420A Agilent 4294A インピーダンスの測定:Agilent 4294A 直列抵抗成分の測定:Agilent 34420A Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 10
  11. 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. 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. 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PSpice Model Editor → MAGNETIC CORE Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 13
  14. 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. 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 Vin=AC220[V] Vout=AC15[V] PSpice ICAP4 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 15
  16. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 26. 実物製作前段階でのスパイス・モデルICAP4 Magnetic Designer *$PSpice * Generated by Magnetic Parts Editor on Sun Mar 27 08:03:08 2011 .subckt test V_IN1 V_IN2 + V_OUT11 V_OUT12 + PARAMS: Np=59 RSp=1.26 LIp=1.66283e-005 + Ns1=5 RSs1=0.00970593 Gap = 0 L_LP NLP V_IN2 {Np} R_RP NRP NLP {RSp} L_Leak V_IN1 NRP {LIp} L_LS1 NLS1 V_OUT12 {Ns1} R_RS1 NLS1 V_OUT11 {RSs1} K_K2 L_LP L_LS1 1.0 core_model_K1 .model core_model_K1 AKO:core_model CORE (GAP={Gap}) .model core_model CORE (LEVEL = 3 OD = 4.01 ID = 0 AREA = 0.454 GAP = 0 Br = 1100 Bm = 5000 Hc = 0.175 ) .ends test *$ *SRC=Untitled;Untitled;Transformers;;Fair-Rite, 26mm x 16mm (56--261621)ICAP4 *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 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 26
  27. 27. スパイス・モデル応用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 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 27
  28. 28. パルストランスのスパイスモデル Number : PT4 Manufacturer : OXFORD ELECTRICAL PRODUCTS Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 28
  29. 29. パルストランスのスパイスモデルパルストランスの等価回路図 K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 E1 R13 IN R2 3.42909k C4 Pulse Transformer IN+ OUT+ OUT1 IN- OUT- 1u C216.3685p 17.3536p EVALUE V(A,0) R1 L3 L1 C8 C1 R8 C5 C7 44.449p 41.8751k C3 0 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p RL A 6.36421m 10u 50 V1 = -0.8 V41 44.4466p V2 = 0.8 R12 OUT2 TD = 0 TR = 5n 30 TF = 5n R10 PW = 0.05m PER = 0.1m 100G 0 Source 0 0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 Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 29
  30. 30. パルストランスのスパイスモデル Leakage Inductance K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 R2 3.42909k C4 Pulse Transformer C216.3685p 17.3536p R1 L3 L1 C8 C1 R8 C5 44.449p 41.8751k C3 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p 6.36421m 44.4466p 100Hz~100MHz Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 30
  31. 31. パルストランスのスパイスモデル K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 R2 3.42909k C4 Pulse Transformer Ps Ss C216.3685p 17.3536p L3 L1 C8 R1 R8 C5 C1 C3 41.9823p 44.449p 6.3514m 38.9312k 42.0223p 41.8751k 6.36421m 44.4466p Pf Sf Inductance : pin Ps & pin Pf Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 31
  32. 32. パルストランスのスパイスモデル K K1 K_Linear Pulse Transformer COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 R2 3.42909k C4 Ps Ss C216.3685p 17.3536p L3 L1 C8 R1 R8 C5 C1 C3 41.9823p 44.449p 6.3514m 38.9312k 42.0223p 41.8751k 6.36421m 44.4466p Pf Sf Inductance : pin Ss & pin Sf Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 32
  33. 33. パルストランスのスパイスモデル1kHzにおける過渡解析 K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 E1 R13 IN R2 3.42909k C4 Pulse Transformer IN+ OUT+ OUT1 IN- OUT- 1u C216.3685p 17.3536p EVALUE V(A,0) R1 L3 L1 C8 C1 R8 C5 C7 44.449p 41.8751k C3 0 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p RL A 6.36421m 10u 50 V1 = -0.8 V41 44.4466p V2 = 0.8 R12 OUT2 TD = 0 TR = 5n 15 TF = 5n R10 PW = 0.5m PER = 1m 100G 0 Source 0 0 VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2 VOUT1 Input VIN Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 33
  34. 34. パルストランスのスパイスモデル10kHzにおける過渡解析 K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 E1 R13 IN R2 3.42909k C4 Pulse Transformer IN+ OUT+ OUT1 IN- OUT- 1u C216.3685p 17.3536p EVALUE V(A,0) R1 L3 L1 C8 C1 R8 C5 C7 44.449p 41.8751k C3 0 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p RL A 6.36421m 10u 50 V1 = -0.8 V41 44.4466p V2 = 0.8 R12 OUT2 TD = 0 TR = 5n 30 TF = 5n R10 PW = 0.05m PER = 0.1m 100G 0 Source 0 0 VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2 VOUT1 Input VIN Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 34
  35. 35. パルストランスのスパイスモデル100kHzにおける過渡解析 L6 10.4542uH K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L1 = L3 L2 = L1 E1 IN+ OUT+ ( V(%IN1) R4 IN R2 3.42909k C4 Pulse Transformer +V(%IN2) ) IN- OUT- OUT1 EVALUE 1u C216.3685p 17.3536p V(A,0) R1 L3 L1 C7 C8 C1 R8 C5 0 44.449p 41.8751k C3 A R3 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p RL 3n V1 = -0.8 V41 1G 6.36421m V2 = 0.8 R12 44.4466p 50 TD = 0 15 OUT2 TR = 5n TF = 5n PW = 5u R10 PER = 10u 100G 0 Source 0 0 VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2 VOUT1 Input VIN Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 35
  36. 36. パルストランスのスパイスモデル1MHzにおける過渡解析 K K1 K_Linear COUPLING = 0.999 L6 10.4542uH L1 = L3 L2 = L1 E1 IN+ OUT+ ( V(%IN1) R4 IN R2 3.42909k C4 Pulse Transformer +V(%IN2) ) IN- OUT- OUT1 EVALUE 1u C216.3685p 17.3536p V(A,0) R1 L3 L1 C7 C8 C1 R8 C5 0 44.449p 41.8751k C3 A R3 41.9823p 6.3514m 38.9312k 42.0223p RL 8n V1 = -0.8 V41 1G 6.36421m V2 = 0.8 R12 44.4466p 50 TD = 0 15 OUT2 TR = 5n TF = 5n PW = 0.5u R10 PER = 1u 100G 0 Source 0 0 VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2 VOUT1 Input VIN Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 36
  37. 37. リーケージ・インピーダンスの測定に関する調査事項 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/ Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 37
  38. 38. Bee Technologies Group 【本社】 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 株式会社ビー・テクノロジー の名称は全て関係各社または個人の各国における商標 〒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 または登録商標です。本原稿に関するお問い合わせは、 代表電話: 03-5401-3851 当社にご連絡下さい。 設立日:2002年9月10日 資本金:8,830万円 【子会社】 お問合わせ先) Bee Technologies Corporation (アメリカ) Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド) info@bee-tech.com Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 38

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