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![太陽電池モデルの構成は、 電流源、 抵抗成 事例を示します。 solarの製品名:BP3135
bp
分、ダイオードで構成される等価回路モデル です。データシート記載のスペック情報は次の
です。ダイオードのモデルパラメータは、 順方 通りです。
向特性のパラメータのみを取り扱います。 具
体的にはIS,N,RSです。IKF(PSpiceでは使用可 Maximum power (Pmax),110W
能、幾つかのSPICEでは使用不可能)はIKF=0 Voltage at Pmax (Vmp),16.9V
で固定し、3つのモデルパラメータで最適化出 Current at Pmax (Imp),6.5A
来ます。 ・ ノロジーでデバイスモデリン
ビー テク Short-circuit current (Isc),7.4A
グを行う場合、 太陽電池のモデルに必要な情 Open-circuit voltage (Voc),21.6V
報はいずれかの2通りになります。
次ページにPSpice及びLTspiceの回路解析
(1)定格表 シミュレーションの結果を掲載します。 レンジ
必要な情報は下記の5つのスペック情報で は異なりますが、太陽電池モデルのシミュレー
す。 ション結果の解析精度は同一です。
[1] Pmax: Maximum power
[2] Vmp: Voltage at Pmax
Isc Ipm
[3] Imp: Current at Pmax
[4] Isc: Short-circuit current
[5] Voc: Open-circuit voltage I( Isence)
Vpm Voc
Pmax
Pmax=Ipm X Vpm
(2)特性図 SEL>>
特性図の場合、 Fig.1の上段の電圧-電流特 I( Isence)* V V +
( 1: )
性図があれば、 デバイスモデリングできます。 V_V1
その場合、 EXCEL形式かCSV形式の電子デー Fig.1 上段:電圧-電流特性 下段:電圧-出力特性
タがあるとモデリングの精度が向上します。
セミナー開催の情報
太陽電池のデバイスモデルと回路解析シミュレーション
[PSpice編] セミナーのプログラム
日時:2009年6月26日(金曜日) 14:00-16:00
場所:株式会社ビー テク・ ノロジー 本社 理解をより深めてもらうために少人数で実施致します。構
定員:4名 成は、基礎学習」
「 +
「体験学習」です。
参加費用:3,150円(消費税込み)
ノートPCにPSpiceの評価版をセッ トアップし持参下さい。 基礎学習
太陽電池の等価回路モデルの考え方
[LTspice編]
日時:2009年7月2日(木曜日) 14:00-16:00 体験学習
場所:株式会社ビー テク ・ ノロジー 本社 太陽電池の回路解析シミュレーション
定員:4名 ⇒出力特性のシミュレーション
参加費用:3,150円(消費税込み) ⇒パネルを直列、並列で組み合わせてみる
ノートPCにLTspiceをセットアップし持参下さい。 ⇒あるパネルの出力を低下させたい場合
⇒あるパネルの内部に漏れ電流が発生した場合
セミナーに関するお問い合わせは、info@bee-tech.comまで Page 5](https://image.slidesharecdn.com/beestyle001-120727052240-phpapp01/85/Bee-Style-vol-001-6-320.jpg)
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- 2. Bee Style:創刊に 寄せて 株式会社ビー テク ・ ノロジー 代表取締役 堀米 毅 horigome@bee-tech.com 2009年5月、 Style:創刊が実現しました。 Bee AWRのシミュレータツール、 そして、 Ansoftの このニュース的小冊子の発行目的は回路設計 SIMPLORERです。最後に記載した SIMPLORER に携わるエンジニア向けにビー テク ・ ノロジー はIGBTのFWDを標準で電流減少率モデルを が事業活動及び研究開発活動にて得られた 採用している点で画期的であり、 いくつかのデ 情報提供を主とするものであります。 提供媒体 モファイルを見ましたが、 回路解析の収束性 は紙ベースとし、 保存したくなるような内容に に優れています。 SPICE系シミュレータではな していきます。 現時点にて考えられる構成は ト かなか実現が難しい世界が比較的簡単にでき ピック記事とノウハウ及びテクニック、 そして、 ることが魅力です。 しかし、 モデルは独自モデ 役立つアイテムの紹介です。 アイテムは、道具 「 ルであり、 モデルに関する参考文献も少ない 箱」にて掲載していきます。 発行のタイミング 為、 理論の把握と場数的な経験が必要です。 は月刊の予定です。 記載した回路解析シミュレータではツール 現在は、 欧米中心に回路解析シミュレータ も含め、デバイスモデリングから回路解析シミ がEDAツールベンダーから様々な種類 特徴・ ュレーションまで一環したサポートが可能で ある製品が提供されています。 創業(2002年) す。色々な場で回路解析シミュレーション及び 当時は、 取り扱う回路解析シミュレータは限ら デバイスモデリングについてセミナーをする れていましたが、 時間とともに当社が実務上で 機会があり、 説明していますが、 回路シミュレ 経験した回路解析シミュレータの種類も増え ーションの業務プロセスを考えますと、 90%が てきました。 現時点における各プロジェク トで デバイスモデリングのプロセスです。 デバイス の使用実績があるプラッ トフォーム(ここでは モデリングが如何に重要であるかは、 体験者 回路解析シミュレータ)は下記の通りです。 は理解出来ると思います。 回路解析シミュレー タは、有償(高額製品)からフリー ソフトまであ ・ PSpice ります。採用するデバイスモデルの精度が悪 HSPICE ければ、シミュレートされた回路解析結果も悪 Smart Spice くなります。有償(高額製品)を導入すれば良い MicroCap 解析結果が得られるのでは無く、 より良いデバ ICAP イスモデルを採用することで、 より良い解析結 LTspice 果が得られます。 ・ ノロジーはこの ビー テク 「デ AIM-SPICE バイスモデル」 の提供で貢献し、 回路解析シミ B2SPICE ュレーションも含め、 一環した統合的なサポー トをしていきます。 現在、進行中の新規プラットフォームは、 EDA:Electric Design Automation FWD:Free Wheeling Diode Page 1
- 3. 創業から現在までを振り返る この機会に少し振り返りたいと思います。 私 事例をダイオードで説明します。 ダイオード は創業前は、 新電元工業株式会社にて、 半導 は、通常、 パラメータだけで表現されたモデル 体と回路設計に携わっていた技術者でした。 を採用します。 しかし、 逆回復特性をパラメー 回路解析シミュレーションに接したのも新 タのTTのみで表現するため、 実際の波形と大 入社員の時(1996年)です。その当時は、 GUIで きく異なります。 実際の波形に近づけて解析し はなく、 トリスト ベースのシミュレータで ネッ ・ たい要望から、 逆回復特性をtrjとtrbで構成さ した。まず、解析したい回路図を紙に描き、 各 れる等価回路モデルの提供をはじめ、 今では、 ノードに番号を付与し、 トリストを記述し ネッ プロフェッショナル モデルとして定着しつつ ・ ていきます。 トリストには、 ネッ 回路情報だけ あります。 ここまでは、 逆回復特性はIFIR法で ではなく、 解析の種類、 解析の設定、 波形の表 得られる波形でした。 しかし、 ご存じの通り、 パ 示等の情報を記載していきます。 CRTに表示さ ワー エレク ・ トロニクスの世界では、 逆回復特 れた波形をみたときのシーンは今でも覚えて 性は電流減少率法です。 それに対応した電流 いるほど強烈な印象でした。 その当時は参考 減少率モデルも開発し、 スペシャルモデルとし 文献も皆無であり、 職場の大先輩に技術を教 て位置づけられています。 これは、 複雑な等価 えてもらいました。 私の技術者としてのベ 今、 回路モデルであり、 SPICEの収束問題に突き当 ースはその恩師との出会いが欠かせません。 たります。 上述のプロフェッショナル モデルも・ 今のツール(回路解析シミュレータ)は回路 回路方式によっては、 収束問題が発生します 図CADがありますので、 トリストは殆ど使 ネッ が、.OPTIONで大抵は回避する事ができます 用する事はありません。 また、ブラックボックス が、スペシャルモデルはそれだけでは回避で になっています。 便利になった面、 トリスト ネッ きず、 回路技術、 シミュレーション技術を駆使 の記述、 文法を理解しているエンジニアは 少 しなければなりません。 つまり、お客様の要求 なくなりました。 このネッ トリストもデバイスモ 事項に対応する事で、 同じデバイスですが、 モ デリング時、 特にサブサーキッ ト記述時には現 デルに種類がでてきました。 デバイスの種類 在でもネッ トリスト記述を取り扱います。 によっては、 モデルにいくつかの種類がありま すので、 お問い合わせ下さい。 ダイオードモデ 新電元工業株式会社にて6年間を過ごし、 ス ルにつきましては、 vol.002で掲載予定です。 ピンアウトし、2002年9月に研究開発型 市場 ・ 開発型ベンチャー企業、ビー テク 「 ・ ノロジー」 しばらくして、オペアンプ、 コンパレータ、 レ を設立しました。 ギュレータなどの汎用ICのデバイスモデルの 提供が開始し、ここから精密機器、 弱電分野へ 設立当時の製品のラインナップと今日現在 と市場対象が広がりました。 これをきっかけ のものを比較すると製品の種類が相当増えて に、多種多様な等価回路技術が生まれていき います(17種類から62種類へ)。 また、当初は想 ました。 定しなかった分野までも広範囲にわたり、 テリ トリーを広げてきました。 そして、光半導体へと進んでいき、 汎用IC、デ 設立当初は、 パワー半導体の単体デバイス ジタルIC、DCDCコンバータ、PWM ICへと複雑 がメインでした。 対象市場も自動車業界とパワ な等価回路モデルへと進んでいきました。 そし ーエレク トロニクス業界が大部分でした。 今で て、バッテリーのモデルも放電特性のみです もこの分野は当社における重要な分野です。 が、付加抵抗可変モデルを提供しています。 ま 特に自動車業界の要求事項に対応している た、創業時より、 受動部品についても周波数モ 間に、1つのデバイスモデルがいくつかのモデ デルも提供しており、 お客様の支持を得られて ルの種類に分岐していきました。 いる分野です。 GUI: Graphical User Interface TT: トランジット時間 Page 2
- 4. デバイスモデルからデザインキッ トへ ソリューションでサービスを提供する ICのデバイスモデリングは、 ブロック図から ビー テク ・ ノロジーの創業からの軌跡 1つ1つの機能を等価回路で表現していきま 下記3冊に物語が掲載されています す。当社のコア技術である 「等価回路技術」 の 蓄積も多種多様なICのデバイスモデリングの 実績にて実現できました。 また、 シリコンデバ イスだけではなく、 SiCのSBD,JFET,MOSFETの 等価回路モデルにも成功し、 市場に提供して おります。 これまではデバイスモデリングの話題です が、設立4年目(2005年)からデザインキッ トと 言う分野を創出しました。 きっかけはお客様か らの要望です。ゼロから回路解析シミュレー 「 ションを始めるのは大変だ。 回路方式ごとに、 出版社: アリーフ一葉舎 既に動作確認済みのシミュレーションデータ ISBN-10: 4899920059 ISBN-13: 978-4899920052 一式が欲しい。 テンプレートみたいなもの。 」 先ずは電源回路の回路方式から提供し、 現 在は、 インバータ回路の回路方式を開発中で す。 そして2007年あたりから、今度は「今回のプ ロジェクトはこれです。 回路解析シミュレート でのアプローチ全般で提供して欲しい。つま」 り、お客様の要求仕様にあったデザインキッ ト という事です。 また、この年には「スパイス パ ・ ーク」と言うスパイス モデルのライブラリー ・ の販売も開始し、 大企業中心に導入しており 出版社: 本の泉社 ます。アップデートが随時される発展型製品で ISBN-10: 4880239208 す。このスパイスモデルのライブラリー整備を IISBN-13: 978-4880239200 通じて、環境構築に役立てればと思います。 これまでが今までの経緯です。 Style:は Bee マーケティング活動の戦略的なブランドとして 生まれました。この情報媒体とセミナー(基礎 学習+体験学習)です。 そして、お客様が回路解 析シミュレーションにて、多くの成功体験を積 めるように、デバイスモデリング事業にて、 貢 献していきます。 リアルタイム的な情報はメールマガジン( 無償)を購読して下さい。 登録先は下記のURL です。 出版社: 本の泉社 ISBN-10: 4780703492 http://www.mag2.com/m/0000149041.html IISBN-13: 978-4780703498 SiC: Silicon carbide, 炭素（C）とケイ素（Si）が1対1で結合した共有結合性の化合物 スパイス・パーク:日本国内のデバイスを中心にスパイスモデル約3,000品種で構成されるライブラリー Page 3
- 5. 太陽電池 デバイスモデルと回路解析シミュレーション PSpice LTspice 昨年からの世界的な経済危機の中、 供給と 周波数モデルとは周波数とインピーダンス 需要のバランスが崩れ、 雇用不安も加速し、 先 |Z|の関係をあらわした特性を再現したもので 進国の消費が減速しています。 そのような状 す。 況の中において、 営業活動の実地的な感触よ り、バッテリー分野、 太陽電池、 電気自動車、 新 少し脱線しますが、 コンデンサモデルにつ 世代デバイス分野には積極的な投資がされて いて若干説明します。 コンデンサを回路図通り いる事を身をもって感じます(但し各企業によ に定数を入力するのではなく、 正確な回路解 り温度差があります。 将来有望分野に対し積 析シミュレーションをしたい場合、 回路図には 極的投資をしている企業と徹底的なコスト削 書かれていない見えない素子を考慮する必要 減をしている企業がありますので一般論です) があります。 それが抵抗成分であったり、 イン 。2004年から着手していた研究テーマである ダクタンス成分であったり します。 太陽電池のモデル及び回路解析シミュレーシ 電源回路の場合、 3素子モデルが主流です ョンの導入実績がある程度積むことが出来ま が、 動作周波数が早い回路の場合、 5素子モデ した。 ルの方が無難です。 デバイスモデルの種類は等価回路モデルで CPU周辺のコンデンサには5素子モデル以 す。 ビヘイビアモデル、 サブサーキッ トモデル、 上、 つまり、ラダーモデルが主流になります。 ラ マクロモデルとも呼ばれますが、 意味は一緒 ダーモデルの等価回路の定数の最適化には です。 非常にシンプルな等価回路です。 よって、 AAOの担う役割が大きくなります。 解析時の収束性に優れています。 シンプルな 面、 解析精度を強く要求されるとデバイスモデ 太陽電池のデバイスモデリングの場合も リングの難易度は非常に難しくなります。 抽出 当初の計画ではAAO主流でしたが、 得られ ツールはありませんので、 モデリング用の回路 た最適解を採用し、 回路解析シミュレーショ 図を作成し、 回路解析シミュレーションで最適 ンを実施しましたが、 設定する解析精度が得 解を抽出します。 られませんでした。 AAOには、 （最小二 LSQ ビー テク ・ ノロジーでのモデリング環境 乗法） Modified LSQ 、 （改良型最小二乗法） 、 は、 PSpice+AAO(PSpice Advanced Analysis) Random （ランダム法） Discrete ディスクリー 、 （ です。 社内では回路デザイン以外にデバイス ト最適化法） がありますが、 全てのアルゴリズ モデリングにも AAOをかなりの頻度で活用し ムを試しましたが、 要求仕様は満たしませんで ています。 特に受動部品のコンデンサのラダ した。 よって、AAOで不具合なパラメータは、 ーモデルの定数最適化に威力を発揮します。 人間の感覚(経験に裏づけされたセンス)に負 ここでいうコンデンサーのモデルとは周波数 うところがあります。 モデルのことです。 AAO=PSpice Advanced Analysis Page 4
- 6. 太陽電池モデルの構成は、 電流源、 抵抗成 事例を示します。 solarの製品名:BP3135 bp 分、ダイオードで構成される等価回路モデル です。データシート記載のスペック情報は次の です。ダイオードのモデルパラメータは、 順方 通りです。 向特性のパラメータのみを取り扱います。 具 体的にはIS,N,RSです。IKF(PSpiceでは使用可 Maximum power (Pmax),110W 能、幾つかのSPICEでは使用不可能)はIKF=0 Voltage at Pmax (Vmp),16.9V で固定し、3つのモデルパラメータで最適化出 Current at Pmax (Imp),6.5A 来ます。 ・ ノロジーでデバイスモデリン ビー テク Short-circuit current (Isc),7.4A グを行う場合、 太陽電池のモデルに必要な情 Open-circuit voltage (Voc),21.6V 報はいずれかの2通りになります。 次ページにPSpice及びLTspiceの回路解析 (1)定格表 シミュレーションの結果を掲載します。 レンジ 必要な情報は下記の5つのスペック情報で は異なりますが、太陽電池モデルのシミュレー す。 ション結果の解析精度は同一です。 [1] Pmax: Maximum power [2] Vmp: Voltage at Pmax Isc Ipm [3] Imp: Current at Pmax [4] Isc: Short-circuit current [5] Voc: Open-circuit voltage I( Isence) Vpm Voc Pmax Pmax=Ipm X Vpm (2)特性図 SEL>> 特性図の場合、 Fig.1の上段の電圧-電流特 I( Isence)* V V + ( 1: ) 性図があれば、 デバイスモデリングできます。 V_V1 その場合、 EXCEL形式かCSV形式の電子デー Fig.1 上段:電圧-電流特性 下段:電圧-出力特性 タがあるとモデリングの精度が向上します。 セミナー開催の情報 太陽電池のデバイスモデルと回路解析シミュレーション [PSpice編] セミナーのプログラム 日時:2009年6月26日(金曜日) 14:00-16:00 場所:株式会社ビー テク・ ノロジー 本社 理解をより深めてもらうために少人数で実施致します。構 定員:4名 成は、基礎学習」 「 + 「体験学習」です。 参加費用:3,150円(消費税込み) ノートPCにPSpiceの評価版をセッ トアップし持参下さい。 基礎学習 太陽電池の等価回路モデルの考え方 [LTspice編] 日時:2009年7月2日(木曜日) 14:00-16:00 体験学習 場所:株式会社ビー テク ・ ノロジー 本社 太陽電池の回路解析シミュレーション 定員:4名 ⇒出力特性のシミュレーション 参加費用:3,150円(消費税込み) ⇒パネルを直列、並列で組み合わせてみる ノートPCにLTspiceをセットアップし持参下さい。 ⇒あるパネルの出力を低下させたい場合 ⇒あるパネルの内部に漏れ電流が発生した場合 セミナーに関するお問い合わせは、info@bee-tech.comまで Page 5
- 7. 太陽電池の出力特性のシミュレーション 10A 0. 000, 7. 3196) 8A ( 16. 900, 6. 4999) 6A 4A 2A SE L > > ( 21. 596, 0. 000) 0A I ( I s en c e) 200W 150W ( 16. 900, 109. 848) 100W 50W 0W 0V 5V 10V 15V 20V 25V 30V I ( I s en c e) * V( V1 : +) V_ V1 Fig.2 PSpice 回路解析シミュレーション結果 I( V s e n ce ) 8A 6A 4A 2A 0A I( V s e n ce )*V 1 120W 100W 80W 60W 40W 20W 0W 0V 5V 10V 15V 20V 25V 30V Fig.3 LTspice 回路解析シミュレーション結果 Page 6
- 8. 道具箱 書籍紹介 デバイスモデリング デバイスモデリングの理解を深める参考技術文献です 初級編 中級編 Spice: Practical Device Modeling Semiconductor Device Modeling With Spice /Book and Disk Giuseppe Massobrio, Paolo Antognetti (著) Ron M. Kielkowski (著) Mcgraw-Hill (Tx); 2版 (1998/12/1) Mcgraw-Hill (Tx); Har/Dis版 (1995/8/1) ISBN-10: 0071349553 ISBN-10: 0079115241 ISBN-13: 978-0071349550 ISBN-13: 978-0079115249 この技術書籍は研究開発センターの新入社 この技術書籍は研究開発センターの新入社 員OJT教育6ヶ月目で使用しています。ある程 員(デバイス屋よりも電子回路出身が多い)の 度の実務経験を積み重ね、 全体像(デバイスモ OJT教育時のイントロダクションで使用してい デリングプロセス)が把握出来た時点で理論 ます。 基本素子と受動部品のデバイスモデリン 武装していきます。 数学力も必要になります。 グの基礎が学習出来ます。 Bee Style: Volume 001 2009年5月15日 発行 編 者:株式会社ビー テク ・ ノロジー 発行人:堀米 毅 郵便番号105-0012 東京都港区芝大門1-5-3 大門梅澤ビル3階 Tel (03)5401-3851 (代表) Fax (03)5401-3852 電子メール info@bee-tech.com All Rights Reserved copyright (C) Bee Technologies Inc. Page 7