spice model of transformer
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SPICE MODEL of Transformer by Bee TechnologiesTRANSCRIPT
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Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 1
スパイスモデル解説
株式会社ビー・テクノロジーhttp://www.bee-tech.com/
2011年3月29日(火曜日)
トランスモデル編
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コンセプトキットとは
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 3
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
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デザインキット
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 4
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。
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
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トランスのスパイスモデルの種類巻数モデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 5
巻数モデル
TX1
TN33_20_11_2P90
L1_TURNS = 100
L2_TURNS = 100
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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 6
コイルの等価回路の考え方(周波数を考慮する)
10-3 100 103 106 109 (Hz)
Impedance vs. Frequency Inductor model
R1L1L1
R1
R1L1C1
L1
10-3 100 103 106 109 (Hz)
Impedance vs. Frequency Inductor model
R1L1 R1L1L1
R1
L1
R1
R1L1C1
R1L1C1
L1L1
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。
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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
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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 8
L110uH
1
2
L210uH
1
2
K K1
COUPLING = 1K_Linear
インダクタンス+結合係数 周波数モデル+結合係数
K K1
COUPLING = 1K_Linear
結合係数とは、1次巻き線で発生した磁束が2次巻き線に結合する割合です。デフォルト値は、結合係数=1です。実際には、0.99-0.9999を使用します。
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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 9
事例:周波数モデル+結合係数
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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 10
事例:周波数モデル+結合係数
インピーダンスの測定:Agilent 4294A直列抵抗成分の測定:Agilent 34420A
Agilent 4294AAgilent 34420A
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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
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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
![Page 13: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/13.jpg)
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 13
PSpice Model Editor → MAGNETIC CORE
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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
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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
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 15
PSpice ICAP4
Vin=AC220[V]Vout=AC15[V]
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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
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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
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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
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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
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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
![Page 21: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/23.jpg)
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
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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
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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
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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 26
*SRC=Untitled;Untitled;Transformers;;Fair-Rite, 26mm x 16mm (56--261621)*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 0.5380Lmag N41 2 46.69mRcore N41 2 96.29kRac1 N61 1 0.6304Lac1 N61 1 6.020u** ** ** **L12 N41 in2 222.1uEfwd2 N82 4 in2 2 68.49mVsens2 N82 N42Ffbk2 in2 2 Vsens2 68.49mRdc2 N42 N62 5.378mRac2 N62 3 16.20mLac2 N62 3 154.7n.ENDS
*$* Generated by Magnetic Parts Editor on Sun Mar 27 08:03:08 2011.subckt test V_IN1 V_IN2+ V_OUT11 V_OUT12+ PARAMS: Np=59 RSp=1.26 LIp=1.66283e-005+ Ns1=5 RSs1=0.00970593 Gap = 0L_LP NLP V_IN2 {Np} R_RP NRP NLP {RSp} L_Leak V_IN1 NRP {LIp} L_LS1 NLS1 V_OUT12 {Ns1} R_RS1 NLS1 V_OUT11 {RSs1} K_K2 L_LP L_LS1 1.0 core_model_K1.model core_model_K1 AKO:core_model CORE (GAP={Gap}).model core_model CORE (LEVEL = 3 OD = 4.01 ID = 0 AREA = 0.454 GAP = 0 Br = 1100 Bm = 5000 Hc = 0.175 ).ends test*$
PSpice
ICAP4
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スパイス・モデル応用
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 27
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
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パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 28
Number : PT4Manufacturer : OXFORD ELECTRICAL PRODUCTS
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パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 29
C8
41.9823p
Source
A
0
L3
6.3514m
OUT2
IN
L1
6.36421m
Pulse Transformer
V41
TD = 0
TF = 5nPW = 0.05mPER = 0.1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
RL
50
C7
10u
0
E1
V(A,0)EVALUE
OUT+OUT-
IN+IN-
C5
42.0223p
0
R1
41.8751k0
OUT1
R10
100G
C144.449p
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
L6 10.4542uH
C4
17.3536p
R13
1u
R2 3.42909k
C3
44.4466p
C216.3685p
R8
38.9312k
R12
30
パルストランスの等価回路図
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
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パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 30
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C144.449p
Leakage Inductance
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
100Hz~100MHz
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パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 31
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
Inductance : pin Ps & pin Pf
Pf
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C144.449p
Ps Ss
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
Sf
![Page 32: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/32.jpg)
パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 32
C8
41.9823p
R8
38.9312k
C216.3685p
R1
41.8751k
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
R2 3.42909k
C3
44.4466p
Inductance : pin Ss & pin Sf
Pf
C4
17.3536p
C5
42.0223p
L6 10.4542uH
C144.449p
Ps Ss
L1
6.36421m
L3
6.3514m
Pulse Transformer
Sf
![Page 33: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/33.jpg)
パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 33
1kHzにおける過渡解析
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2
C7
10u
OUT2
Pulse TransformerC4
17.3536p
C8
41.9823pC3
44.4466p
A
R1
41.8751k0
0
C5
42.0223p
0
C216.3685p
R10
100G
RL
50
L3
6.3514m
R2 3.42909k
V41
TD = 0
TF = 5nPW = 0.5mPER = 1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8 R12
15
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
0
R8
38.9312k
Source
R13
1u
E1
V(A,0)EVALUE
OUT+OUT-
IN+IN-
IN
C144.449p
L1
6.36421m
OUT1
L6 10.4542uH
Ch1-Ch2
Input
![Page 34: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/34.jpg)
パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 34
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2Ch1-Ch2
Input
IN
R10
100G
L1
6.36421m
C3
44.4466p
C7
10u
R13
1u
Pulse TransformerR2 3.42909k
C5
42.0223p
0
R8
38.9312k
0Source
R12
30
L6 10.4542uH
OUT2
E1
V(A,0)EVALUE
OUT+OUT-
IN+IN-
A0
C144.449p
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
OUT1
C8
41.9823p
0
L3
6.3514m
R1
41.8751kRL
50V41
TD = 0
TF = 5nPW = 0.05mPER = 0.1m
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
C216.3685p
C4
17.3536p
10kHzにおける過渡解析
![Page 35: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/35.jpg)
パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 35
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2
Input
R10
100G
C4
17.3536pC216.3685p
R1
41.8751kC7
3n
C8
41.9823p
0Source
A
L1
6.36421m
C5
42.0223p RL
50
R4
1u
0
( V(%IN1)+V(%IN2) )
L3
6.3514m
C144.449p
R8
38.9312k
IN
V41
TD = 0
TF = 5nPW = 5uPER = 10u
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
L6 10.4542uH
0
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
OUT2
OUT1
R12
15
R31G
0
E1
V(A,0)EVALUE
OUT+OUT-
IN+IN-
R2 3.42909k Pulse Transformer
C3
44.4466p
100kHzにおける過渡解析
![Page 36: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/36.jpg)
パルストランスのスパイスモデル
Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2011 36
VIN
VOUT1
VOUT1-VOUT2 Ch1-Ch2
Input
R2 3.42909k
OUT2
C3
44.4466p
C216.3685p
0
R10
100G
C4
17.3536p
0
( V(%IN1)+V(%IN2) ) OUT1
R31G
L3
6.3514m
C7
8n
C144.449p
R12
15
C8
41.9823p0 R8
38.9312k
L6 10.4542uH
Pulse Transformer
A
R1
41.8751k
L1
6.36421m
IN
RL
50
0
K K1
COUPLING = 0.999K_Linear
L1 = L3L2 = L1
V41
TD = 0
TF = 5nPW = 0.5uPER = 1u
V1 = -0.8
TR = 5n
V2 = 0.8
R4
1u
C5
42.0223p
E1
V(A,0)EVALUE
OUT+OUT-
IN+IN-
Source
1MHzにおける過渡解析
![Page 37: SPICE MODEL of Transformer](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022020713/5494e5acac7959292e8b4cbf/html5/thumbnails/37.jpg)
リーケージ・インピーダンスの測定に関する調査事項
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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/
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【本社】株式会社ビー・テクノロジー〒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階代表電話: 03-5401-3851設立日:2002年9月10日資本金:8,830万円【子会社】Bee Technologies Corporation (アメリカ)Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド)
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