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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
1.1 降圧回路シミュレーション

出展:TDK

Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013

2
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
2.1 昇圧回路シミュレーション

出展:TDK

Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013

31
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
ご参考)
エラーアンプとは

出展:CQ出版社

Copyright (C) Bee Technologies Inc.2013

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