当社 SPICE モデルを用いたいたシミュレーションシミュレーション例 この資料は 当社 日本ケミコン ( 株 ) がご提供する SPICE モデルのシミュレーション例をご紹介しています この資料は OrCAD Capture 6.( 日本語化 ) に基づいて作成しています 当社 SPICE モデルの取り扱いに関するご注意 当社 SPICE モデルは OrCAD Capture/PSpice 及び OrCAD Family Release 9. Lite Edition 用に作成したモデルです その他回路シミュレータでの動作検証は行っておりませんので ご了承ください 本データは製品の特性に対する参考データであり 製品の特性を保証するものではありません 採用に際しては 製品をより正しく 安全にご使用いただくために 本データに依拠することなく 必ず製品を実装し 試験等を行った上で決定してください 本データは 改良その他の理由により予告なく追加 変更 削除を行う場合があります 本データの使用による損害等について 日本ケミコン株式会社は一切の責任を負いませんのでご了承ください 本データの著作権はすべて日本ケミコン株式会社にあります 本データの再配布および転載はご遠慮ください PSpice 及び OrCAD Capture は米国 Cadence Design Systems 社の登録商標です
回路シミュレーションに必要な電子部品の SPICE モデル 回路シミュレータでシミュレーションを行うためには 使用する部品に対応した SPICE モデル が必要です SPICE モデルは 回路のシミュレーションを行うために必要な電子部品の振る舞い が記述されており いわば 回路シミュレーション用の部品 です 通常 SPICE シミュレータには電子回路部品の理想的なモデルデータが備わっていますが それらは理想通りの動きをするものであって 実際に販売されている電子部品の挙動を示したものではありません よって 得られるシミュレーション結果も理想通りの結果であって 実際のものとは大きく異なってきます また 使用する SPICE モデルがいい加減なものであると どんなに精密なシミュレーションを行っても正しい結果は得ることはできません 当社は 実際のコンデンサの挙動に近い 7 素子のパラメータで構成された SPICE モデル をご提供しています 当社の SPICE モデルを使用することで シミュレーション結果を実測に近づけることができ 回路の細やかな解析が可能になります シミュレーション結果が実測の結果に近ければ近いほど 回路の問題点を見つけやすく 量産時の歩留まりを向上させることができ 回路設計の品質や設計効率が向上します C APXAARAMD55G ライブラリファイル デバイスシンボルファイル
当社のコンデンサの SPICE モデルは 全て 7 素子のパラメータで構成しています * コンデンサを構成する素子のパラメータを増やすことで コンデンサの電気的振る舞い ( 特に静電容量と ESR) をより忠実に再現することができます * 当社のコンデンサの SPICE モデルは お客様の回路シミュレーション精度をできるだけ向上させるために全て 7 素子のパラメータ (C C C3 R R R3 L) で構成しています 3 素子モデル (C R L) 5 素子モデル (C C R R L) 7 素子モデル (C C C3 R R R3 L) L L L R R R R R R3 C C C C C C3 Measure ESR ESR ESR Capacitance Measure Capacitance Capacitance
コンデンサの周波数特性 のシミュレーション例 /3 Condition *Input Voltage: Vac *Input Impedance: 5Ω *Output Impedance: 5Ω Vin Vac Vdc Zin 5 C APXSARA5MH7G Zout 5 VDB VP ゲインプローブ [ db] 位相プローブ α β[ deg. ] * ベクトル ネットワーク アナライザでコンデンサの周波数特性を測定するためのシミュレーションです * コンデンサのインピーダンス ESR 静電容量 ESL の周波数特性をシミュレーションする場合は 上図のような回路で透過特性 (S 特性 ) である減衰量 [db] と位相 [deg.] を測定します 減衰量 ( ゲイン ) 波形 9 位相波形 - 6 Attenuation [db] -4-6 -8 Phase [deg.] 3-3 -6 - k k k M M M -9 k k k M M M
コンデンサの周波数特性 のシミュレーション例 /3 * 当社は SPICE モデル と 等価回路モデル をご用意しております * どちらのモデルでシミュレーションを行っても同様の解析結果が得られます Spice モデル 等価回路モデル Zin 5 VDB Vin Vac Vdc Zin 5 C APXSARA5MH7G Zout 5 VDB VP R Vin Vac Vdc L 3.4nH R.7m 57m Zout 5 R3 4m VP C 8u C 34.7u C3 6.68u 減衰量 ( ゲイン ) 波形 9 位相波形 - 6 Attenuation [db] -4-6 -8 Phase [deg.] 3-3 -6 - k k k M M M -9 k k k M M M
コンデンサの周波数特性 のシミュレーション例 3/3 ZO 5[ Ω] α β π S θ [ rad. ] 8 α [ db] β[ deg. ] * シミュレーション結果から得られた減衰量と位相から下記の式を用いて インピーダンス ESR 静電容量 ESLを導出することができます 但し Z [ Ω] Z O S S S cosθ + 5 Capacitance [ uf ] π f Z ESR 6 Impedance [Ohm] m m Capacitance [uf] 4 3 m k k k M M M k k k M M M ESR [ Ω] Z S ( cosθ S ) O S S cosθ + 5 ESL ph [ ] Z ESR π f 4 ESR [Ohm] m m ESL [ph] 3 m k k k M M M k k k M M M
コンデンサの放電特性 のシミュレーション例 Condition *Discharge Circuit *Input Voltage: Vdc *Discharge Current: A A (R on(fet) 5mΩ) *I slewlate 38A/us Vin Vdc L 3.3uH APSFR5E8MF8S C TP FET for discharge SW V Rdischarge.75 I 電圧プローブ R k R 5 電流プローブ V V 6V Vpulse TD us TR 4ns TF 4ns PW us PER m initial_voltage voltage_pulse delay_time rise_time fall_time width_pulse frequency * コンデンサに蓄積された電荷をスイッチを用いて放電させた場合の電圧変動を測定するためのシミュレーションです * コンデンサの静電容量や ESR ESL が放電波形にどのように影響するのかを評価することができます 放電電圧波形 放電電流波形 V A A V: 5mV/div H: ns/div V: A/div H: ns/div
スイッチング電源のリプル電圧 のシミュレーション例 Condition *Buck Converter *Input Voltage: Vdc *Output Voltage: V (Duty4%) *Output Current: A High_FET 電流プローブ L.u *Switching : 4kHz Low_FET C Vdc Cin 39u Vpulse_Hi V V TD TF n TR n PW.5u PER.5u Vpulse_Lo V V TD TR n TF n PW.5u PER.5u APXFR5ARA56MF8G I C 電圧プローブ C3 Rout V * スイッチング電源の出力リプル電圧ノイズやコンデンサへ流れるリプル電流を測定するためのシミュレーションです * 出力波形から 最適なコンデンサの種類や実装個数を検証することができます 出力リプル電圧ノイズ波形 出力コンデンサ (C) に流れるリップル電流波形 V: 5mV/div H: us/div V:.A/div H: us/div