Spiceを活用したモーター駆動制御シミュレーションセミナー資料 25 feb2015

1.ACモーター駆動制御シミュレーション1.1 コンセプトキットを活用した事例1.2 シンプルモデルを活用して自分の必要な SPICE モデルを作成する2.DCモーター駆動制御シミュレーション2.1 シンプルモデルを活用して自分の必要な SPICE モデルを作成する3.ステッピングモーター駆動制御シミュレーション3.1 コンセプトキットを活用したユニポーラ・ステッピングモーター制御回路3.2 コンセプトキットを活用したバイポーラ・ステッピングモーター制御回路4.モーター駆動制御関連のデバイスモデリングサービスのご案内5.質疑応答

SPICE を活用したモーター駆動制御シミュレーションセミナー

2015 年 2 月 25 日マルツエレック株式会社

1Copyright(C) MARUTSU ELEC 2015


2014 年 9 月 25 日 ( 木曜日 )


Copyright(C) MARUTSU ELEC 2015 4

半導体メーカー及び電子部品メーカー ( サプライヤ企業 )

電子機器メーカー

自動車メーカー

社会インフラメーカー

(1) お客様への自社製品の SPICE モデルの提供(2) 自社製品のアプリケーション回路開発

(1) 研究開発及び設計(2) 故障解析キーワード：電源回路、インバータ回路、モーター駆動回路、 LED 照明回路及び電池回路

(1) 研究開発及び設計キーワード： AC モーター駆動回路、インバータ回路、 LED 照明回路 HEV 、 EV 、　　　　　　　二次電池、燃料電池及び回生回路

(1) 全体システム回路設計(2) 故障解析キーワード：太陽電池システム、スマートグリッドシステム、二次電池

対象の市場


【環境発電 ( エナジーハーベスト ) 分野】発電デバイス + ハーベスト IC+ アプリケーション回路

【生体信号分野】⇒ 人体の SPICE モデル＋電子回路シミュレーション(1) 心臓(2) 脳＋神経(3) 血液

【教育分野】(1) 実務向けオンサイトセミナー⇒ 企業向け教育プログラムの提供及び実施(2) 教育用プログラム⇒LTspice で回路学習 + キットで実機学習

光起電力 ( 太陽電池 )

振動発電 ( ピエゾ素子 )

温度差発電 ( ペルチェ素子 )

＋ハーベスト IC ＋アプリケーション回路

対象の市場


回路解析シミュレータの用途は、多様化しています。

(1) 研究開発　　①次世代半導体のデバイスモデリング及びアプリケーション開発　　②システム開発及び回路開発の回路動作現象(2) 回路設計　　①アプリケーション開発　　②トポロジーの開発及び選定　　③回路設計及び回路動作検証　　④損失計算　　⑤ノイズ検証　　⑥熱解析(3) クレーム解析　　①故障解析　　②オープン・ショート　　③想定外使用　　④サージ解析

回路解析シミュレータの用途の多様化


回路シミュレーションのポイント

【ポイント 1】回路解析シミュレーションの解析精度 =スパイスモデルの解析精度である。　有償 SPICE でも無償 SPICE でも採用する SPICE モデルで解析精度が決定される。　 1 個でも変な動作をするスパイスモデルがあると NG

【ポイント 2】シミュレーションの用途に応じた SPICEモデルを採用する。　波形動作確認であれば、簡易 SPICE モデルでも問題ない。　損失計算を行う場合、過渡現象において再現性のある SPICE モデルを採用する。　温度シミュレーションをしたい場合には、温度対応 SPICE モデルを採用する。　ノイズシミュレーションをしたい場合には、ノイズ対応 SPICE モデルを採用する。

【ポイント 3】回路シミュレーションをする回路は正確に入力する。　回路シミュレーションをする場合、回路知識が必要です。　回路解析結果の正誤を判断する必要があります。


回路設計のワークフロー

仕様

回路方式選択( トポロジーの選定 )

詳細回路設計回路図作成材料表作成

基板設計

回路設計

ビー・テクノロジー製品及びサービス

コンセプトキット製品

デザインキット製品シンプルモデル

デバイスモデリング教材スパイス・パーク

デバイスモデリングサービス

カスタムデザインキットサービス

ビー・テクノロジー製品及びサービス


シミュレーション上の課題について

第一の壁

第二の壁

第三の壁

第一の壁： SPICE の習得第二の壁： SPICE モデルの入手第三の壁：シミュレーション技術


シミュレーション解析時間

10％90％

実際のシミュレーション解析時間

実際の解析時間は 10％程度です。 90％の時間を SPICE モデルの入手に費やしています。

SPICE モデルの入手に費やしています。

サプライヤ企業から入手するスパイス・パークからダウンロードするデバイスモデリングサービスを活用する自分で SPICE モデルを作成する



ダイオードの SPCIE モデルを作成する場合の事例(ダイオードの SPICE モデルは 3種類ある )

デバイスモデリングの難易度

高い

低い

電流減少率モデル⇒等価回路で -didt を再現している

IFIR法モデル⇒等価回路で Trr(trj +trb) を再現している

パラメータモデル⇒ パラメータだけで作成できる簡易型モデル



① 再現性問題　　実機波形とシミュレーション波形が合わない【解決方法】目的に合った SPICE モデルを採用する目に見えない寄生素子も考慮し、回路図に反映させる【ご提供するサービス】SPICE モデルをご提供する「デバイスモデリングサービス」シミュレーションデータをご提供する「デザインキットサービス」

② 解析時間問題　　早くシミュレーション結果を知りたいのにシミュレーションに多くの時間を有する【解決方法】目的に合った SPICE モデルを採用するタイムスケール機能を採用する【ご提供するサービス】SPICE モデルをご提供する「デバイスモデリングサービス」シミュレーションデータをご提供する「デザインキットサービス」

③収束エラー問題　　最後までシミュレーションが実行出来ず、途中で計算が止まってしまう。【解決方法】SPICE の .OPTIONS のパラメータを最適化する。スナバ回路等を挿入して急変する過渡応答性、過渡現象を緩和する。回路動作に影響しないように微小抵抗を適宜挿入する。【ご提供するサービス】収束エラー解決サービス



Motenergy, Inc (ME0913)

Motor Electrical Parameters• Operating Voltage Range..........................0 – 72 VMAX

• Rated Continuous Current........................140 Arms

• Peak Stalled Current.................................400 Arms

• Voltage Constant.......................................50 RPM/V

• Phase Resistance (L-L).............................0.0125 Ω

• Phase Inductance......................................105uH at 120Hz, 110uH at 1kHz

• Maximum Continuous Power Rating……..17KW at 102VDC Battery Voltage

14.3KW at 84VDC Battery Voltage

12KW at 72VDC Battery Voltage

Motor Mechanical Parameters• Rated Speed.............................................3000 RPM

• Maximum Speed.......................................5000 RPM

• Rated Torque............................................288 Lb-in

• Torque Constant.......................................1.6 Lb-in/A


1.ACモーター駆動制御シミュレーション1.1 コンセプトキットを活用した事例



PSpice VersionLTspice Version




• The Torque are defined by :

At 140Arms (Rated Continuous Current)

KT = 1.6 Lb-in/A

Tphe = 1.6 140 = 224Lb-in

Te = 224*3= 672Lb-in

• The Back-EMF are defined by :

At 5000 RPM (Maximum Speed)

Ephe ≈ VBAT (In an ideal motor, R and L are zero)

Ephe = 102V

KE = Ephe /ωm = 102 / 5000

KE ≈ 0.02V/RPM

Torque and Back-EMF


wTw

vTv

uTu

IKT

IKT

IKT

mEw

mEv

mEu

KE

KE

KE

phe : u, v, w

Vphe : Phase voltage applied from inverter to motor

VAC : Operating voltage range (Maximum voltage)

VBAT : DC Voltage applied from battery

Iphe : Phase current

Tphe : Electric torque produced by u, v, w phase

Te : Electric torque produced by motor

Ephe : Phase Back-EMF

KE : Back-EMF constant KT : Torque constant

ωm : Angular speed of rotor

1 Pound Inch equals 0.11 Nm

TwTvTueT

(1)

(2)

(3)



L 11 2

B E M F 1R 1

L 21 2

B E M F 2R 2

L 31 2

B E M F 3R 3

N 0

U

V

W

Phase Resistance (L-L) : 0.0125ΩPhase Inductance: 105uH

: 110uH

Frequency Response

105uH

110uH

Fig.2 Phase-to-GroundFig. 1 Scheme of the 3-Phase Model


PARAMETERS:

K T = 1 . 6K E = 0 . 0 2

L L = 1 0 5 UR L L = 0 . 0 1 2 5

PARAMETERS:L O A D = 1 4 0

U 3

L M = L L I L = L O A D

K T0 = K TR M = R L L * 0 . 5

1 2S

PT

Q

e m f _ u

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E M F _ V

e u

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E M F _ W

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E L I M _ V

0

lim _ v

IN+IN-

OUT+OUT-

E S P

0

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E L I M _ Wlim _ w

0

e m f _ ve v

e m f _ u

-+

+-

E 2

0e m f _ v

e m f _ we w-+

+-

E 3

e m f _ w0

n 1

t u

0

t v

0

t w

N 0

n 2

U

n 3W

V

V u

s p e e dU 4A N D 3 A M B

IN+IN-

OUT+OUT-

E TQ

0

m u l

V v

t o rq u e

V w

-+

+-

E 1

0

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E M F _ U

0

IN+IN-

OUT+OUT-

E L I M _ U

0

lim _ u

s p _ v

s p _ u

s p _ us p _ w

s p _ ws p _ v

U 1


K T0 = K TR M = R L L * 0 . 5

1 2S

PT

Q

U 2


K T0 = K TR M = R L L * 0 . 5

1 2S

PT

Q

The 3-Phase AC Motor Equivalent Circuit

• This figure shows the equivalent circuit of AC motor model that includes the |Z|-frequency part ,Back-EMF voltage part ,and Mechanical part.

• The Back-EMF voltage is the voltage generated across the motor's terminals as the windings move through the motor's magnetic field.


|Z| - Frequency Back-EMF Voltage

Mechanical part

Fig. 3 Three-Phase AC Motor Equivalent Circuit


Parameters Settings


LOAD : Load current each phase of motor [Arms]– e.g. LL = 125Arms, 140Arms, or 400Arms

LL : Phase inductance [H]– e.g. LL = 10mH, 100mH, or 1H

RLL : Phase resistance (Phase-to-phase) [Ω]– e.g. RLL = 10mΩ, 100mΩ, or 1Ω

KE : Back-EMF constant [V/RPM]– e.g. KE= 0.01, 0.05, or 0.1

KT : Torque constant [Lb-in/A]– e.g. KT= 0.1, 0.5, or 1

1 Pound Inch equals 0.11 Nm

Model Parameters:

Fig. 4 Symbol of 3-Phase Induction Motor

• From the 3-Phase Induction Motor specification, the model is characterized by setting parameters LL, RLL, KE, KT and LOAD.

M N 0

U 1M E 0 9 1 3

L L = 1 0 5 U

L O A D = 1 4 0K T = 1 . 6K E = 0 . 0 2R L L = 0 . 0 1 2 5

1

2

3

4


Simulation Circuit of 3-Phase AC Motor Model


• Fig.5 Analysis of motor operation powered by alternating voltage variation involves using the model of three-phase induction motor.

N 0N 0

R U

R V

R W

U 2G D R VU

D

UP

VDVP

WD

WP

RU, RV, RW: 173.75m

U P U D V DV P W P W D

V 11 0 2 V +

-

+

-

S 1 D 1D M O D _ 0 1

+

-

+

-

S 2 D 2D M O D _ 0 1

U P

U D

0

0

+

-

+

-

S 3

M N 0

U 1M E 0 9 1 3

L L = 1 0 5 U

L O A D = 1 4 0K T = 1 . 6K E = 0 . 0 2R L L = 0 . 0 1 2 5

1

2

3

4

D 3D M O D _ 0 1

+

-

+

-

S 4 D 4D M O D _ 0 1

V P

V D

0

0

+

-

+

-

S 5 D 5D M O D _ 0 1

+

-

+

-

S 6 D 6D M O D _ 0 1

W P

W D

0

0

U

0

V

W

V 21 0 2 V


Phase Current Characteristics Under Load Variation - Simulation Results


Fig. 6 Current Characteristics under load Condition

Time

0s 500msI(RU)/SQRT(2)

-500A

0A

500A Time


-500A

0A

500A

Time


-500A

0A

500A

Load 50Arms

Load 140Arms

Load 200Arms

Reference of Phase U


Time

0s 500msV(X_U1.EU)

-200V

-100V

0V

100V

200V Time

0s 500msV(X_U1.EU)

-200V

-100V

0V

100V

200V Time

0s 500msV(X_U1.EU)

-200V

-100V

0V

100V

200V

Back-EMF Characteristics Under Load Condition - Simulation Results


Fig. 7 Back-EMF Characteristics under load Condition

Load 50Arms

Load 140Arms

Load 200Arms



Time

0s 500msV(X_U1.tu)

0V

0.5KV

1.0KV

(446.486m,223.728)

V(X_U1.speed)0V

1.0KV

2.0KV

3.0KV

4.0KV

SEL>>

(464.146m,3.2311K)

Speed and Torque Characteristics At 140Arms- Simulation Results


Fig. 8 Speed and Torque Characteristics at Load=140Arms

The Load 140(Arms) is Rated Continuous Current

Tphe: Electric torque produced by each phase

RPM

Lb-in



Time

0.5s 1.0s100*( (RMS(V(U,N0))*RMS(I(RU))) / (RMS(V(RU:1,N0))*RMS(I(RU))) )

0

50

100

(962.500m,81.941)

RMS(V(RU:1,N0))*RMS(I(RU))0W

10KW

20KW

SEL>>

(960.616m,13.662K)

Power Output and Efficiency Characteristics At 140Arms- Simulation Results


Fig. 9 Power Output and Efficiency Characteristics at Load=140Arms

At Load=140Arms, Power Output ≈ 13.7 [KW]

At Load=140Arms, Efficiency ≈ 82 [%]

Watt

[%]




2.DCモーター駆動制御シミュレーション2.1 シンプルモデルを活用して自分の必要な SPICE モデルを作成する


Parameter SettingsIf there is no measurement data, the default value will be used:

Rm: motor winding resistance []Lm: motor winding inductance [H]

Data is given by D.C. motor spec-sheet:

V_norm: normal voltage [V]

mNm: normal load [mNm]

kRPM_norm: speed at normal load [kr/min]

I_norm: current at normal load [A]

Load Condition:

IL: load current [A]


Model Parameters:

D.C. Motor model and Parameters with Default Value

-+

U 1S M P L _ D C _ M O TO RR m = 0 . 1L m = 1 0 0 u

I _ n o rm = 6 . 1

m N m = 1 9 . 6V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 4

I L = 6 . 1


D.C. Motor Specification (Example)


-+


I _ n o rm = 6 . 1

m N m = 1 9 . 6V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 4

I L = 6 . 1 D.C. Motor Specification Parameters are input


00

V M

V I M

V 1

V 2 = V O U TT2 = 0 . 0 1 m

PARAMETERS:V O U T = 1 0 . 2 5

R s = 0 . 5

R SR s

-+


I _ n o rm = 6 . 1

m N m = 1 9 . 6V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 4

I L = 6 . 1

•*Analysis directives: • .TRAN 0 400m 0 0.1m •.PROBE V(*) I(*) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))


Current Sensing

Simplified D.C. Motor with RS-540SH Spec.

Input the Supply No Load Voltage* and Series Resistance

Simulation Circuit and Setting

*No Load Voltage is adjusted until the D.C. motor voltage (VM) equals to the normal voltage (7.2V). Load Condition IL=I_norm

Motor Start Up Simulation at Normal Load (1/3)




Select “All” for the Voltages and Currents Data Collection Options.




Time

0s 40ms 80ms 120ms 160ms 200ms 240ms 280ms 320ms 360ms 400msI(VIM)

0A

10A

20AV(VM)

0V

5V

10V

SEL>>

I(X_U1.V_kRPM)0A

10A

20AV(X_U1.TRQ)

0V

40V

80V

D.C. Motor Current = 6.1A

D.C. Motor Voltage = 7.2V

D.C. Motor Speed = 14.4krpm

Torque Load= 19.6mNm


•*Analysis directives: • .TRAN 0 400m 0 0.1m •.PROBE V(*) I(*) W(alias(*)) D(alias(*)) NOISE(alias(*))


Current Sensing

Simplified D.C. Motor with RS-540SH Spec.

Input the Supply No Load Voltage* and Series Resistance


*No Load Voltage is adjusted until the D.C. motor voltage (VM) equals to the normal voltage (7.2V). Load Condition IL=I_norm

Motor Start Up Simulation at Half of Normal Load (1/2)

00

V M

V I M

V 1

V 2 = V O U TT2 = 0 . 0 1 m

PARAMETERS:V O U T = 1 0 . 2 5

R s = 0 . 5

R SR s

-+


I _ n o rm = 6 . 1

m N m = 1 9 . 6V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 4

I L = 3 . 0 5


Time

0s 40ms 80ms 120ms 160ms 200ms 240ms 280ms 320ms 360ms 400msI(VIM)

0A

10A

20AV(VM)

0V

5V

10VI(X_U1.V_kRPM)

0A

10A

20A

SEL>>

V(X_U1.TRQ)0V

40V

80V

Motor Start Up Simulation at Half of Normal Load (2/2)


D.C. Motor Current = 3.05A

D.C. Motor Voltage = 8.725V

D.C. Motor Speed = 18.4krpm

Torque Load= 9.8mNm


-+

U 2S M P L _ D C _ M O TO RR m = 0 . 5 7 6L m = 1 6 5 u

I _ n o rm = 2 . 9

m N m = 9 . 8V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 2

I L = 0 . 6NC

NC

NCA

K

VCC

VO

GND

U 1

TL P 3 5 0

V 1

TD = 0

TF = 1 0 nP W = 1 9 9 . 9 9 uP E R = 4 0 0 u

V 1 = 0

TR = 1 0 n

V 2 = 1 . 8

0

R 11 u

0

V c c1 5 V

0

V C C

V D D

0

R G1 2 0

0

D G T1 0 J 3 2 1 _ sD 3

V C C

V d d1 5 V

V D D

0D 4 0 0 1D 2

U 3G T1 0 J 3 2 1


Simplified D.C. Motor with RS-380PH Spec at No load.


No load IL=0.6

Application Example (1/3)


Time

-100ms 0s 100ms 300ms 500ms 700ms 900ms1 I(U2:1) 2 V(U2:1,U2:2)

-2A

0A

2A

4A

6A

8A

10A

12A

14A1

-60V

-50V

-40V

-30V

-20V

-10V

0V

10V

20V2

>>



Measurement Simulation

Motor Current (2A/Div)

Motor Voltage (10V/Div)


Time

898.0ms 898.4ms 898.8ms 899.2ms 899.6ms1 I(U3:C) 2 V(U3:C) 3 V(U3:G)

-2A

0A

2A

4A

6A

8A

10A

12A

14A1

>>-30V

-20V

-10V

0V

10V

20V

30V

40V

50V2

-60V

-50V

-40V

-30V

-20V

-10V

0V

10V

20V3



Measurement Simulation

IGBT: VGE

IGBT: VCE

IGBT: IC

IGBT: VGE (10V/Div)

IGBT: VCE (10V/Div)

IGBT: IC (2A/Div)


Time

898.0ms 898.4ms 898.8ms 899.2ms 899.6ms1 I(U3:C) 2 V(U3:C) 3 V(U3:G)

-2A

0A

2A

4A

6A

8A

10A

12A

14A1

-30V

-20V

-10V

0V

10V

20V

30V

40V

50V2

-60V

-50V

-40V

-30V

-20V

-10V

0V

10V

20V3

>>

Winding Characteristic Parameters: Lm


-+


I _ n o rm = 2 . 9

m N m = 9 . 8V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 2

I L = 0 . 6

Winding Characteristic: Lm

Motor Spec.

Load Condition

Lm=165u

Lm=100uThe Motor Current Waveform is changed

by the Lm values.

Lm=165u

Lm=100u


Winding Characteristic Parameters: Rm


-+


I _ n o rm = 2 . 9

m N m = 9 . 8V _ n o rm = 7 . 2

k R P M _ n o rm = 1 4 . 2

I L = 0 . 6

Winding Characteristic: Rm

Motor Spec.

Load Condition

Rm=0.576

Rm=0.1

The Motor Start-up is Current changed by the Rm values.



B

Bc om

A

/B

A c om

/A

U 1U N I -P O L A R _ S TE P _ M O TRL = 2 . 5 MR = 4 . 2

U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4

PARAMETERS:I _ S E T = 0 . 5

V H Y S = 0 . 1

B

0

PARAMETERS:R O N = 1 0 m

0

U 1 01 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L

I _ S E T = I _ S E TV H Y S = V H Y S

/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D

Unipolar Stepping Motor Drive Circuit Simulation PSpice Version

3.ステッピングモーター駆動制御シミュレーション3.1 コンセプトキットを活用したユニポーラ・ステッピングモーター制御回路



PSpice Version only

Contents1. Concept of Simulation2. Unipolar Stepping Motor Drive Circuit3. Unipolar Stepping Motor4. Switches5. Signal Generator6. Hysteresis-Based Current Controller7. Unipolar Stepping Motor Drive Circuit (Example)

7.1 One-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A7.2 Two-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A7.3 Half-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A

8. Drive Circuit Efficiency




Driver Unit:(e.g. Hysteresis-Based Controller)

Parameter:• I_SET• HYS

Switches(e.g. FET, Diode)

Parameter:• Ron

Stepping Motor

Parameter:• L• R

Control Unit (e.g. Microcontroller)

Sequence:• One-Phase• Two-Phase• Half-Step

U ?1 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?2 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?H A L F -S TE PP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

B

Bc om

A

/B

A c om

/A

U ?U N I -P O L A R _ S TE P _ M O TRL = 2 . 5 MR = 4 . 2

Models:

Block Diagram:

D I O D ED 1

0

+

-

+

-

S 1

SR O N = 1 0 m

V C C

C t rl_ A A

Concept of Simulation

U 2

A N D

+

-

REF

-+

FB.

U 1

H Y S _ I -C TR L


C t r l_ AF A


2.Unipolar Stepping Motor Drive Circuit


Signal generator Hysteresis Based Current Controller

Switches Unipolar Stepping Motor Supply Voltage

B

Bc om

A

/B

A c om

/A


U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4


V H Y S = 0 . 1

B

0


0

U 1 01 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L


/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D


Unipolar Stepping Motor


• The electrical equivalent circuit of each phase consists of an inductance of the phase winding series with resistance.

• The inductance is ideal (without saturation characteristics and the mutual inductance between phases)

• The motor back EMF is set as zero to simplified the model parameters extraction.

B

Bc om

A

/B

A c om

/A


Input the inductance and resistance values (parameter: L, R) of the stepping motor, that are usually provided by the manufacturer datasheet, to generally model the phase winding.


Switches


• A near-ideal DIODE can be modeled by using spice primitive model (D), which parameter: N=0.01 RS=0.

• A near-ideal MOSFET can be modeled by using PSpice VSWITCH that is voltage controlled switch.

D I O D ED 1

0

+

-

+

-

S 1

SR O N = 1 0 m

V C C

C t rl_ A A

The parameter RON represents Rds(on) characteristics of MOSFET, that are usually provide by the manufacturer datasheet. The value could be about 10m to 10 ohm.


Signal Generator

The signal generators are used as a microcontroller capable of generating step pulses and direction signals for the driver.

There are 3 useful stepping sequences to control unipolar stepping motor


One-Phase (Wave Drive)•Consumes the least power. •Assures the accuracy regardless of the winding imbalance.

Two-Phase (Hi-Torque)•Energizes 2 phases at the same time. •Offers an improved torque-speed result and greater holding torque.

U ?1 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?2 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?H A L F -S TE PP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

Half-Step•Doubles the stepping resolution of the motor. •Reduces motor resonance which could cause a motor to stall at a resonant frequency. •Please note that this sequence is 8 steps.

Input PPS (Pulse Per Second) as a clock pulse speed(frequency).


One-Phase Sequence


Time

0s 40ms 80msV(/FB)

0V

5.0V

SEL>>

V(FB)0V

2.5V

5.0VV(/FA)

0V

2.5V

5.0VV(FA)

0V

2.5V

5.0VV(CLK)

0V

2.5V

5.0V

ON

ON

ON

ON

Clock

Phase A

Phase /A

Phase B

Phase /B

1 Sequence


Time

0s 40ms 80msV(/FB)

0V

5.0V

SEL>>

V(FB)0V

2.5V

5.0VV(/FA)

0V

2.5V

5.0VV(FA)

0V

2.5V

5.0VV(CLK)

0V

2.5V

5.0V

Two-Phase Sequence


ON

ON

ON

ON

1 Sequence

Clock

Phase A

Phase /A

Phase B

Phase /B ON


Time

0s 80ms 160msV(/FB)

0V

5.0V

SEL>>

V(FB)0V

2.5V

5.0VV(/FA)

0V

2.5V

5.0VV(FA)

0V

2.5V

5.0VV(CLK)

0V

2.0V

4.0V

Half-Step Sequence


ON

ON

ON

1 Sequence

Clock

Phase A

Phase /A

Phase B

Phase /B ON


6.Hysteresis-Based Current Controller


• Controlled by the signal from the microcontroller.

• Generate the switch (MOSFET) drive signal by comparing the measured phase current with their references.

Input the reference value at the I_SET (e.g. I_SET=0.5A) to set the regulated current level. The hysteresis current value is set at the VHYS (e.g. VHYS=0.1A).

U 2

A N D

+

-

REF

-+

FB.

U 1

H Y S _ I -C TR L

I _ S E T = 0 . 5V H Y S = 0 . 1

C t r l_ AF A

B

Bc om

A

/B

A c om

/A


U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4


V H Y S = 0 . 1

B

0


0

U 1 01 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L


/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D

One-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A


*Analysis directives: .TRAN 0 40ms 0 10u

One-Phase Step Sequence Generator (100 pps)


Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms1 V(/FB) 2 -I(U1:/B)

0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 -I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(/FA) 2 -I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(FA) 2 -I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current


B

Bc om

A

/B

A c om

/A


U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4


V H Y S = 0 . 1

B

0


0

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L


/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D

U 1 02 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

Two-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A


*Analysis directives: .TRAN 0 40ms 0 10u SKIPBP .OPTIONS ITL4= 40

Two-Phase Step Sequence Generator (100 pps)


Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms1 V(/FB) 2 -I(U1:/B)

0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 -I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(/FA) 2 -I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(FA) 2 -I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current


B

Bc om

A

/B

A c om

/A


U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4


V H Y S = 0 . 1

B

0


0

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L


/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D

U 1 0H A L F -S TE PP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

Half-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A



Half-Phase Step Sequence Generator (100 pps)


Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms1 V(/FB) 2 -I(U1:/B)

0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 -I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(/FA) 2 -I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

1 V(FA) 2 -I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

0.5A

1.0A2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current


B

Bc om

A

/B

A c om

/A


U 8

A N D

U 9

A N D

R 11 k

0

F B

D I O D ED 1

D I O D ED 2

D I O D ED 3

D I O D ED 4


V H Y S = 0 . 1

B

0


0

U 1 01 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

0

0

U 6

A N D

F A

+

-

REF

-+

FB.

U 2

H Y S _ I -C TR L


/ F A

/ F B

V C C

+

-

REF

-+

FB.

U 3

H Y S _ I -C TR L


+

-

REF

-+

FB.

U 4

H Y S _ I -C TR L


/ B

/ A

+

-

+

-

S 4

SR O N = R O N

A

+

-

REF

-+

FB.

U 5

H Y S _ I -C TR L


C L K

+

-

+

-

S 1

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 2

SR O N = R O N

+

-

+

-

S 3

SR O N = R O N

V C C

V C C V C C

0

V C C

V c c1 2

V C C

V C C

U 7

A N D

W

W

Drive Circuit Efficiency (%)


*Analysis directives: .TRAN 0 40ms 0ms 10u SKIPBP .STEP PARAM RON LIST 10m, 100m, 1 .OPTIONS ITL4= 40

Half-Phase Step Sequence Generator (100 pps)


Time

10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms100* AVG(W(U1))/(-AVG(W(Vcc)))

94

96

98

100



at switches Ron = 10m, (99.6%)


at switches Ron = 1, (95.9%)

Note: Add trace 100*AVG(W(U1))/(-AVG(W(Vcc))) for the Efficiency.



Bipolar Stepping Motor Drive Circuit Simulation

PSpice VersionV C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B

U 1B I -P O L A R _ S TE P _ M O TRL = 1 0 mR = 8 . 4

OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

B L

0


+

-

+

-

S 1

S

V C C


V H Y S = 0 . 1

0

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

A

0

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

F B

C L K

0

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B

U 1 51 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

3.ステッピングモーター駆動制御シミュレーション3.2 コンセプトキットを活用したバイポーラ・ステッピングモーター制御回路



PSpice Version only

Unipolar Stepping Motor Drive Circuit

Contents1. Concept of Simulation2. Unipolar Stepping Motor Drive Circuit3. Unipolar Stepping Motor4. Switches5. Unipolar Stepping Motor Drive Circuit (Example)

7.1 One-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A7.2 Two-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A7.3 Half-Phase Sequence Drive, IPHASE=0.5A, IRIPPLE=0.1A

6. Drive Circuit Efficiency




Driver Unit:(e.g. Hysteresis-Based Controller)

Parameter:• I_SET• HYS

Switches(e.g. FET, Diode)

Parameter:• Ron

Stepping Motor

Parameter:• L• R

Control Unit (e.g. Microcontroller)

Sequence:• One-Phase• Two-Phase• Half-Step

U ?1 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?2 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

U ?H A L F -S TE PP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

Models:

Block Diagram:

D I O D ED 1

0

+

-

+

-

S 1

SR O N = 1 0 m

V C C

C t rl_ A A

Concept of Simulation

U 2

A N D

+

-

REF

-+

FB.

U 1

H Y S _ I -C TR L


C t r l_ AF A A

/A

B/B

U ?B I -P O L A R _ S TE P _ M O TRL = 1 0 mR = 8 . 4


Signal generator Hysteresis Based Current Controller V C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B


OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

B L

0


+

-

+

-

S 1

S

V C C


V H Y S = 0 . 1

0

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

A

0

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

F B

C L K

0

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B

U 1 51 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

Bipolar Stepping Motor Drive Circuit


Bipolar Stepping Motor Supply VoltageH-Bridge Switches (Driver)


Bipolar Stepping Motor


• The electrical equivalent circuit of each phase consists of an inductance of the phase winding series with resistance.

• The inductance is ideal (without saturation characteristics and the mutual inductance between phases)

• The motor back EMF is set as zero to simplified the model parameters extraction.

Input the inductance and resistance values (parameter: L, R) of the stepping motor, that are usually provided by the manufacturer datasheet, to generally model the phase winding.

A

/A

B/B

U ?B I -P O L A R _ S TE P _ M O TRL = 1 0 mR = 8 . 4


Switches


• A near-ideal DIODE can be modeled by using spice primitive model (D), which parameter: N=0.01 RS=0.

• A near-ideal MOSFET can be modeled by using PSpice VSWITCH that is voltage controlled switch.

• MOSFETs are used as a H-Bridge.

The parameter RON represents Rds(on) characteristics of MOSFET, that are usually provide by the manufacturer datasheet. The value could be about 10m to 10 ohm.

OU

I

O L

U 2

G D R V

OU

I

O L

U 3

G D R V

+

-

+

-

S 1

S0

V C C

D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

S

R O N = 1 0 m

D I O D ED 2

A L

0

+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

C t rl_ A

C t r l_ / A

A

/ A


V C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B


OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

0

B L


+

-

+

-

S 1

S0

V C C


V H Y S = 0 . 1

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

0

A

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

C L K

0

F B

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B

U 1 51 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B






Time

0s 20ms 40ms 60ms 80ms1 V(/FB) 2 I(U1:/B)

0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(/FA) 2 I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(FA) 2 I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current





V C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B


OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

0

B L


+

-

+

-

S 1

S0

V C C


V H Y S = 0 . 1

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

0

A

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

C L K

0

F B

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B

U 1 52 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B



Time


0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(/FA) 2 I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(FA) 2 I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current


V C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B


OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

U 1 5H A L F -S TE PP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

0

B L


+

-

+

-

S 1

S0

V C C


V H Y S = 0 . 1

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

0

A

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

C L K

0

F B

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B






Time


0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

SEL>>SEL>>

1 V(FB) 2 I(U1:B)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(/FA) 2 I(U1:/A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

1 V(FA) 2 I(U1:A)0V

2.5V

5.0V1

0A

500mA2

>>

V(CLK)0V

2.5V

5.0V



Clock

Phase A Current

I_SET=0.5A

I_HYS=0.1A

Phase /A Current

Phase B Current

Phase /B Current


V C C

0

V c c1 2

A

/A

B/B


OU

I

O L

U 2

G D R V

+

-

+

-

S 7S

V C C

0D I O D ED 7

/ B U

+

-

+

-

S 8

SD I O D ED 8

/ B L

0

OU

I

O L

U 3

G D R V

OU

I

O L

U 5

G D R V

B

+

-

REF

-+

FB.

U 1 1

H Y S _ I -C TR L


/ F B

+

-

REF

-+

FB.

U 7

H Y S _ I -C TR L


F A

+

-

+

-

S 5

S

V C C

0D I O D ED 5

B U

+

-

+

-

S 6

SD I O D ED 6

0

B L


+

-

+

-

S 1

S0

V C C


V H Y S = 0 . 1

+

-

REF

-+

FB.

U 1 3

H Y S _ I -C TR L


D I O D ED 1

A U

+

-

+

-

S 2

SD I O D ED 2

A L

0

A

+

-

REF

-+

FB.

U 9

H Y S _ I -C TR L


+

-

+

-

S 3S

V C C

0D I O D ED 3

/ A U

+

-

+

-

S 4

SD I O D ED 4

/ A L

0

U 8

A N D

U 1 0

A N D

U 1 2

A N D

U 1 4

A N D

/ F A

R 11 k

C L K

0

F B

OU

I

O L

U 4

G D R V

/ A

/ B

U 1 52 -P H A S EP P S = 1 0 0

C L KF A

/ F A

F B

/ F B



*Analysis directives: .TRAN 0 80ms 0 10u SKIPBP .STEP PARAM RON LIST 10m, 100m, 1 .OPTIONS ITL4= 40



Time

10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms100*AVG(W(U1))/(-AVG(W(Vcc)))

85

90

95

100





at switches Ron = 1, (86%)

Note: Add trace 100*AVG(W(U1))/(-AVG(W(Vcc))) for the Efficiency.



4.モーター駆動制御関連のデバイスモデリングサービスのご案内

http://ow.ly/kbfi2

http://ow.ly/kbftS

http://ow.ly/kbfCy

http://ow.ly/kbfi2

http://ow.ly/kbftS

http://ow.ly/kbfCy


4.モーター駆動制御関連のデバイスモデリングサービスのご案内

インバータ回路のスイッチングデバイス

IGBT+FWDSiC MOSFET+SiC SBDPower MOSFET+Body Diode

SiC デバイスのドライバ IC


4.モーター駆動制御関連のデバイスモデリングサービスのご案内デバイスモデリング教材のご案内

Engineering

Spiceを活用したモーター駆動制御シミュレーションセミナー資料 25 feb2015