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PFNのspiceによるシミュレーション結果に関する質問
- 研究でコンデンサーバンクを製作するために、PFNのシミュレーションを行いました。
- 充電後、リレースイッチをoffにしても、コンデンサーが放電される問題が発生しました。
- PFNやspiceに詳しい方に、なぜこのような結果になるのか教えていただけませんか。
- 科学
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No.1 Tanceです。 確かに不思議ですね。私の想像とちょっと違うところがありました。 リレーという部品を使っているのですね。そうであれば、ダイオードが どうのこうのという前回の回答は無視してください。 下の図ではドループ（充電したものが徐々に減ること）がないので、 原因は右半分にあることが判ります。一番あやしいのはW1ですが、 これはどのようなモデルなのでしょうか。ここはサイラトロンとか 火花ギャップなどを使うところですが、何か特殊なモデルにして いないでしょうか。 試しに、W1の代わりに非常に高い抵抗（例えば1TΩ）を付けてみて ドループがなくなれば、W1に漏れ電流があることになり、W1の モデルを見直す必要が出てきます。 また、ドループの率から概算で、約625kΩの漏れ抵抗があることが 判ります。しかも2.5kV以下にはならないので、W1の耐圧が設定 されているのかもしれません。 もう一つ試しに、元電源を2.4kVにしてみてください。これで全 回路（W1を含む上段の回路）をシミュレートしてみて、ドループが なくなるようであれば、おそらくW1に2.5kVを越えると625kΩの 漏れ（耐圧オーバー分）が生じる設定になっているのではないかと 思います。（サブサーキットになっていませんか？） その他、いろいろなところに抵抗を挿入してみて、その両端の波形 を見ると放電電流が流れている場所が特定できます。このように シミュレーションは何度でも部品の着脱ができるので、様様な 情報を得ながらデバッグして行くことができます。
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- tance
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PFN自体には詳しくありませんが、コンデンサに貯まった電荷が スイッチOFFと同時に放電されるのはあり得ないですね。 スイッチはSpice上でどう表現したのでしょうか。もしかして 元電源を矩形波状に設定したのではないでしょうか。 もしそうなら、当然Cの電荷は減ります。むしろ、電源の立ち下がり でパルスを出すわけです。 他に理由が思い当たらないので、元電源を矩形波にしてシミュレータ したものと仮定して話を進めます。 充電は抵抗を介し、放電は直接行われる回路を実現するなら ダイオードを使ってシミュレーションすると良いでしょう。 充電抵抗と直列に充電電流の向きにダイオードを入れ、 逆向きには抵抗なしでダイオードを並列にします。 つまり、放電は「逆向きダイオード」を通ってPFNから直に 電源へ戻るようにつなぐわけです。（実際はGNDへの接点？） こうすれば、スイッチに近いシミュレーションができます。 これでどんな波形になるでしょう。
補足
補足説明です． 回答ありがとうございます． ご指摘のとおり，あり得ないんですよ． おそらくスイッチの設定が芳しくないので，スイッチをoffにした瞬間 コンデンサーの放電が始まる不可思議な結果になってきていると思います． http://art.aees.kyushu-u.ac.jp/spice.jpg 上段に設計した全回路とその充電結果を， 下段に電源とPFNの回路と充電結果をアップしました． 理想としては上段左と下段右の組み合わせにしたいです． spiceでは，矩形電源でスイッチを製作し，シミュレートしました． ご指摘の「充電は抵抗を介し、・・・」のところがよくわかりませんが， これはスイッチの抵抗ということでしょうか？ ご迷惑をおかけしますが，よろしくお願いいたします．
お礼
回答ありがとうございます． リレースイッチを使っているの記載するのを忘れていました． すいません． W1（ソレノイド駆動）の代わりに1TΩの抵抗をおいてみたところ，理想的な電圧が出力されました． そこで，W1のoff時の抵抗を大きくしてみたところ，問題なくシミュレートされました． W1の設定に問題があったようです．気づいたらあっという間ですね． ご指摘ありがとうございました．