Bee Style:Vol.037(ビー・テクノロジー)

1. vol.037
Bee Style:
MAY 2012:Bee Technologies
セミナー情報
リチウムイオン電池のアプリケーション
トランジスタ技術
2012年5月号
IGBTのデバイスモデリング
コラム ハーベストIC
：
DCモータのシミュレーション
Hブリッジ回路
新製品 シンプルモデル
：
鉛蓄電池のスパイスモデル
道具箱
デジタル回路学習キット
株式会社ビー テク
・ ノロジー

2. セミナー情報
2012年5月25日開催
東京都 新宿
：
LTspice事例セミナー
東京エレク トロンデバイス株式会社主催にて、 2. リチウムイオン電池モデル及びバッテリーチ
下記のセミナーを2012年5月25日(金)に開催致 ャージャーを使用したシミュレーション事例
します。
3. 収束エラーの回避方法
「LTspiceを使用した太陽電池/バッテリーモデ
ルのシュミレーション事例」 LTspice IVはリニアテク ノロジー社のホーム
ページよりダウンロードいただく ことができま
近年、 開発期間短縮等の要求によりシミュレ す。 ダウンロード先はこちらです。 http://www.
ーションによる事前確認の需要が高まっていま linear-tech.co.jp/designtools/software/
す。 今回は特にシミュレーションの要求が高い セミナーのお申し込み先は次のURLから
バッテ リーや太陽電池について、 ・ ノ ビー テク お願い致します。 https://reg26.smp.ne.jp/
ロジー社製デバイスモデルとリニアテク ノロジ regist/is?SMPFORM=obl-laoio-94ec7486c8b-
ー社製デバイスを組み合わせたシミュレーショ 22de5e83f382c6b5d110a
ン事例、 及び リニアテク ノロジー社より無償提
供されるLTspiceⅣでの収束エラーの回避方法 [追記説明]
等について解説します。 LTspiceは非常に優れたSPICEシミュレータ
であり、 無償のシミュレータと言う事もあり、 世
[日程 時間]
・ 界中で活用されています。 LTspiceの最大の活
2012年5月25日(金)14 00～17 00
： ： 用の利点は、 リニア テク
・ ノロジー製品のSPICE
（受付開始13 45より）
： モデル及びアプリケーション回路のサンプル回
※定員になり次第、 締め切らせていただきます 路がテンプレートとして、 提供されており、 実務
ので、 お早めにお申し込み下さい。 的です。 ・ ノロジーでは、
ビー テク さらに、 実務で
あったら便利なLTspice用のSPICEモデルをご
[会場] 提供し、 さらに、 快適に活用できる環境をご提
東京エレク トロンデバイス 新宿オフィス 供しています。 また、 ディスクリート部品につい
[参加費用] 10,000円（税抜き） ては、 デバイスモデリングサービスを通じて、 ご
提供を行い、 さらにコストダウンを推進すべく、
[内容] スパイス パークでもご提供しております。
・
1. 太陽電池及び最大電力点コントローラ [お問い合わせ先]
（MPPC） 搭載デバイスを使用したシミュレー 株式会社ビー テク ・ ノロジー
ション事例 電話番号 03-5401-3851
：
メールアドレス info@bee-tech.com
：
スパイスモデルの整備のお手伝いをしております。是非、お問い合わせ下さい。回路解析のプロセスの90%がスパイスモデルの整備と言われて
います。お客様に重要なシミュレーション解析にお時間を充てれるよう、スパイスモデルの整備(材料表ベースで必要なスパイスモデル及びデバ
イスモデリング、スパイスモデルの解析精度の調査)はお任せ下さい。
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3. トランジスタ技術
2012年5月号
IGBT(MOSFET+BJT型等価回路)
サマリー
ビー テク
ランジス技術、
・ ノロジーは、 12回の連載にて、
2012年5月号でIGBTのSPICE コラム ト
モデルの作成方法の記事を掲載しておりま
す。 LTspiceでの活用 方法ですが、 同様の事
はPSpiceでも可能です。 但し、 今回の検証 ハーベストIC周辺のシミュレー
は、 LTspiceですので、 ご了承下さい。
LTspiceは無償の回路解析シミュレータで、
ションの強化
次のURLからダウンロードできます。 http://
www.linear-tech.co.jp/designtools/soft- センサー+ハーベストIC
ware/ 掲載ページは、 209ページから219ペー
ジです。 内容は下記のとおりです。 +二次電池
(1)IGBTのへフナモデルの弱点について
(2)IGBTのへフナモデルの弱点の改善の方法
について(等価回路を付加) リニアテク ノロジーをはじめ、 欧米の半導
(3)IGBTのMOSFET＋BJT型等価回路モデルに 体メーカーは、 環境発電、 エナジー ハーベス
・
ついて トに注力しています。 すくないエネルギーから
(3.1)等価回路図を公開しました 電源供給をおこなうものです。 太陽電池(光)を
(3.2)デバイスモデリングのプロセスを公開し はじめ、 振動からごく僅かなエネルギーを
熱、
ました 得て、 ICを通じて、 二次電池に蓄積したり、 ごく
(3.3)IGBTのスパイスモデルの評価方法を公開 僅かな電圧を昇圧し、 安定的に電源供給を行
しました います。 熱、
光、 振動についてのデバイスは、 ビ
このIGBTモデルを採用したアプリケーショ ー テク
・ ノロジーでは、 センサー デバイスとし
・
ン回路(DCモーター制御回路)の事例は、 具体 て、SPICEモデルのご提供を行っております。 ま
的には2012年6月号で 公開します。 トランジス た、 二次電池についてもリチウムイオン電池
タ技術では見本を公開しています。 上記記事 をはじめとして、 ニッケル水素電池、 鉛蓄電池
に関する見本は次のURLにて、 ご参照下さい。 等のSPICEモデルをご提供し、 シミュレーショ
http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/back- ン上で 環境発電、 エナジー ハーベストに関す
・
number/2012/05/p209.pdf るシミュレーションをご提供しております。
また、 DCモーターのスパイスモデルの作成 回路実験では難しい分野ですので、 是
方法も公開します。 また、 全体シミュレーション 非、 SPICEモデルを活用し、 回路解析シミュレー
の解析精度も掲載します。 是非、 トランジスタ ションで回路解析することをご提案致します。
技術2012年5月号をご参照下さい。 是非、 お問い合わせ下さい。
スパイスモデルの整備のお手伝いをしております。是非、お問い合わせ下さい。回路解析のプロセスの90%がスパイスモデルの整備と言われて
います。お客様に重要なシミュレーション解析にお時間を充てれるよう、スパイスモデルの整備(材料表ベースで必要なスパイスモデル及びデバ
イスモデリング、スパイスモデルの解析精度の調査)はお任せ下さい。
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4. DCモータのアプリ
ケーション回路
シミュレーション
Hブリッジ回路
ビー テク・ ノロジーでは、 モータのスパイ ロック図(Fig.1)から等価回路を開発しながら、
スモデルもご提供しています。 DCモータ、 AC 再現性のある評価項目を見極めながら、 最適
モータ、 ステッピングモータです。 今回の事例 化を行っていきます。 ブロック図の端子の説明
は、 DCモータのスパイスモデルを活用したア は、Table.1を参照してください。対象となるデ
プリケーション回路シミュレーション(Ｈブリッ バイスモデリングの型名は、TA7291P」
「 です。
ジ回路)の事例です。 Ｈブリッジ回路によって、
ストップ、 正転、 逆転及びブレーキの動作をさ
せる事ができます。 今回の事例では、 東芝セミ
コンダクター&ストレージ社のTA7291Pを採
用し、 デバイスモデリングを行い、 DCモータ
ーは、 マブチモーターのFA-130を採用しまし
た。 DCモーターのデバイスモデリングにつき
ましては、 Style:vol.036をご参照下さい。
Bee
解説の順序は以下の通りです。
(1)TA7291Pのデバイスモデリング
(2)FA-130のデバイスモデリング
(3)Ｈブリッジ回路のシミュレーション
です。 今回の回路解析シミュレータは、 PSpice
です。
Fig.1 ブロック図
(1)TA7291Pのデバイスモデリング
TA7291Pは、 ・ 正 逆転切り替え用としてブリ Table.1 端子説明
ッジドライバで正転 逆転 ストップ ブレーキ
・ ・ ・
の4 モードがコントロールできます。
出力電流は、 1.0A (AVE.) および2.0A (PEAK)
(TA7291P) を取り出せます。 特にVTR のフロン
トローディング テープローデイング キャプス
・ ・
タン リール用として最適な回路構成であり、
・
出力側と制御側の二系統電源端子かつ出力
側にはモータ電圧を制御できるVref 端子を持
っており、 モータへの印加電圧調整ができま
す。 また入力電流が少なくCMOS との直結が
可能です。 ICのデバイスモデリングは、 先ず、 ブ
電源ICは、
スイッチング電源IC、PWM IC、DCDCXコンバータ、
シャントレギュレータ、ボルテージレギュレータ、 そして今回のLDO、 あらゆる電源IC
のスパイスモデル(等価回路モデル)をご提供しています。 是非、お問い合わせ下さい。メールアドレス info@bee-tech.com
：
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5. VCC VREF
U11
VS
HY SIN7291 REG7291
REG2
OPR REG2
UVLO
VIH = 4.5 REG1
HICC ICC 0 VHY S = 0.7 VREF REG1
UU1 UU2
VCC IN1 USW7291 USW7291
IO_PK = 2A IO_PK = 2A
IN2 GND
CTRL1
CTRL2
GND OUT1
UIN1 HDT1
HY SIN7291 U3 Deadtime
AND2X17291 U1
IN1O U
IN1
I1
I OUT2
VIH = 2.5,
UII1 VHY S = 0.7 L1
INSNK7291 ON 0 STB L
ISNK = 3U
U4
UIN2 AND2X17291 U2
HY SIN7291 U UL1 UL2
I2 LSW7291 LSW7291
IN2O I IO_PK = 2A IO_PK = 2A
IN2
L2
VIH = 2.5, U5 STB L
UII2 VHY S = 0.7 OR27291 HDT2
INSNK7291 ON 0 U10
Deadtime
ISNK = 3U
STB
OPR
AND27291
GND
Fig.2 ブロック図から等価回路を開発
Fig.2がブロック図(Fig.1)から等価回路を開 (k)Lower Side Diode Junction Capacitance
発したものです。 これらの等価回路図はさらに Characteristics
階層になっております。 再現性のある評価項目 (l)Upper Side Diode Reverse Recovery Time
は下記のとおりです。 Characteristics
(m)Lower Side Diode Reverse Recovery
TA7291Pの再現性のある項目 Time Characteristics
(a)Function
(b)Supply Current Characteristics デバイスモデリングレポートは次のURLに
(c)Input Characteristics て、 公開しています。 http://www.slideshare.
(d)Upper Side Saturation Voltage net/TsuyoshiHorigome/spice-model-of-
Characteristics ta7291p参考までに、Function」
「 について掲
(e)Lower Side Saturation Voltage 載します。 Table.2が機能表、 Fig.4が評価回路
Characteristics 図、 Fig.3がシミュレーション結果です。
(f)Output Voltage (Upper Side)
Characteristics Table.2機能表
(g)Vref - VOUT(H) Characteristics
(h)Upper Side Diode Forward Voltage
Characteristics
(i)Lower Side Diode Forward Voltage
Characteristics
(j)Upper Side Diode Junction Capacitance
Characteristics
シンプルモデルは、電源回路用のコンバータ、3相インバータ、電源装置、ヒューズ、2次電池等のスパイスモデルをご提供しています。これらは、パ
ラメータベースのスパイスもでるであり、ユーザーが簡単にモデル化できるスパイスモデルです。 こういうスパイスもでるがあったらいいなあ。
のお客様の声を是非、お聞かせ下さい。
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6. Fig.3 Functionのシミュレーション結果
VCC VREF
12V 10V
0 0
IN1 VCC VREF VS OUT1
VIN1
IN1 OUT1 VS
V1 = 0
V2 = 5 R1 18V
TD = 4.99u VIN2 IN2 OUT2 40
TR = 10n IN2 OUT2
V1 = 0 GND
TF = 10n V2 = 5
PW = 4.99u TD = 9.99u U1
PER = 10u TR = 10n TA7291P
TF = 10n
PW = 9.99u
PER = 20u
0 0 0 0
Fig.4 Functionの評価回路図
IN1及びIN2の入力信号をパルス電源にて、表現しています。
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7. (2)FA-130のデバイスモデリング
DCモーターのSPICEモデルは、 ユーザーが
任意の負荷情報をモデルパラメータILに入力
する事で、 負荷に応じた動作をします。 負荷が
ある場合についての事例を掲載します。 評価
回路図をFig.5に示します。 また、 シミュレーシ
ョン結果をFig.6、 実機波形をFig.7に示します。
Fig.7 実機波形写真
DCモーターのSPICEモデルを準備する事で、
シミュレーション出来ます。 まず、 アプリケーシ
ョン回路図を描きます(Fig.8)。
シミュレーショ
ン結果をFig.9に示します。また、 シミュレーシ
ョンの様子を動画にて配信しております。 次
Fig.5 DCモーターの評価回路図 のURLをご参照下さい。 http://youtu.be/
Mfj9_4pxYUM
VR1-2
VCC VS
5V R1 4.5V
VR2-2 0.5
VREF VS
0 0 0
MT
IN1 VCC VREF VS OUT1
VIN1
IN1 OUT1
V1 = 0
V2 = 3.5
+
TD = 0.4 VIN2 IN2 OUT2 - U2
TR = 10n IN2 OUT2 FA-130
V1 = 0 GND
TF = 10n V2 = 3.5 IL = 0.15
PW = 4 TD = 2.4 U1
PER = 6 TR = 10n TA7291P
TF = 10n
PW = 8
PER = 16
0 0 0
Fig.8 回路図
Fig.6 DCモーターの評価回路図
DCモーターの負荷情報は、 IL=0.85[A]で
す。Fig.6はPSpiceでのシミュレーション結果で
す。LTspiceでも同様なことは出来ます。 緑線が
電流波形、 赤線が電圧波形になります。 このモ
デルを採用します。
(3)Ｈブリッジ回路のシミュレーション
TA7291PのICのSPICEモデルと必要とする
Fig.9 シミュレーション結果
シンプルモデルは、電源回路用のコンバータ、3相インバータ、電源装置、ヒューズ、2次電池等のスパイスモデルをご提供しています。これらは、パ
ラメータベースのスパイスもでるであり、ユーザーが簡単にモデル化できるスパイスモデルです。 こういうスパイスもでるがあったらいいなあ。
のお客様の声を是非、お聞かせ下さい。
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8. また、 実機波形については、 http://www.
slideshare.net/TsuyoshiHorigome/spice-
道具箱
model-of-ta7291p の最終ページをご確認 ロジック回路学習ボード(マルツエレック)
下さい。 DCモータードライバICとDCモーター 実機で体験学習
のSPICEモデルの組み合わせで、 負荷による回
路動作、 DCモーターの電圧波形と電流波形の
ノイズの様子、 ブレーキモードを使用した場
合の時間等、 回路実験では中々、 観察出来な
い現象を検証する事が出来ます。 是非、 ご活用
下さい。
新製品情報
シンプルモデル
Fig.10 学習教材
鉛蓄電池 マルツエレックから発売している 「ロジック
充放電特性モデル 回路学習ボード」 です。小冊子が付属してお
り、体験学習が出来ます。 ・ ノロジー
ビー テク
は、デバイスモデリング及び回路解析シミュレ
ーションを行う会社ですが、 そのために、膨大
シンプルモデルに 「鉛蓄電池」が新しく登場 な回路実験、 デバイス評価を行っています。 特
しました。 充放電特性に再現性があり、ユーザ に、ICのデバイスモデリングの際には、 ロジッ
ーが鉛蓄電池のスペックを入力するだけで、 ク回路も扱うため、 この教材は新入社員の教
簡単にスパイスモデルを作成出来ます。 詳細 育用として、 導入し、活用しています。手を動か
サイトは下記のURLで配信しております。 また、 す事で理解力を促進出来ます。 現在、実機＋シ
コンテンツも随時、 充実していきます。http:// ミュレーションの教材を模索中です。 目処がつ
ow.ly/aAXRA きましたら、 ご紹介致します。
東北地方太平洋沖地震により被害に遭われた皆様には、 心よりお見舞い申し
上げます。発生から1年間が経過し、復興半ばですが一刻も早い原発問題の収
束、エネルギー問題の収束を望みます。 被災された皆様の安全と一日も早い復
興をお祈りいたします。
ビー テク
・ ノロジー グループ 一同
・
Bee Style: Volume 037
2012年4月30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 東京都港区芝大門二丁目2番7号 7セントラルビル4階
Tel (03)5401-3851 (代表)
Fax (03)5401-3852
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