LT Spiceでフローティング電源を使いたい

このQ&Aのポイント
  • PWMの単相100Vモーターインバータ練習機を作っています。LT Spiceでフローティング電源で稼動しているIGBTのシミュレーションを行いたいのですが、エラーが発生しています。どのように修正すればよいでしょうか?
  • フローティング電源を使用しているPWMの単相100Vモーターインバータ練習機の回路をLT Spiceでシミュレーションしようとしていますが、エラーが出ます。「Time step too small,」というエラーメッセージです。修正方法を教えてください。
  • PWMの単相100Vモーターインバータ練習機の回路をLT Spiceでシミュレーションしようとしています。フローティング電源で稼動しているIGBTのゲート信号を観察したいのですが、エラーが発生しています。「Time step too small,」というエラーメッセージが表示されます。修正方法を教えてください。
回答を見る
  • 締切済み

LT Spiceでフローティング電源を使いたい

PWMの単相100Vモーターインバータ練習機を作っています。図のような回路で試作して、通電しました。 PWM波形も正しく作られていて、AC出力もきれいに出ました。ただし、今はまだIGBTのコレクタに入力した直流電源はDC20Vです。実際にDC141Vを通電する前に、シミュレーションしておきたいので試みています。 IGBT直前のフォトカプラをフローティング電源で稼動しているので、LT Spiceでもそのようにフローティングでシミュレーションしたいのですが、上手くいきません。このSpiceではIGBTの代わりにN-Mosfetを使用しています。 (実回路上も)フローティング電源は3つ使用し、 1つはHigh-Side IGBT_1 直前のフォトカプラに、 1つはHigh-Side IGBT_2 直前のフォトカプラにに、 1つはLow-Side IGBT_1、およびLow-Side IGBT_2 直前のフォトカプラに入力しています。 Spiceで観察したいシミュレーションは、これら3つのフローティング電源のGND(すなわち図中のCOM_1、COM_2、COM_3)のそれぞれにオシロのGNDを接続して、それぞれの場合のIGBTのゲート信号を見て、実際のそれらと比較したいのです。 ところが、現段階で「Time step too small,」とエラーが出ますから、回路に誤りがあるのだろう、、、と推察しています。 どのように直したらよいでしょうか? 下記にこの回路のプログラムを添付しました。 ご教示よろしくお願いします。 Version 4 SHEET 1 5524 2560 WIRE 912 -336 736 -336 WIRE 992 -336 912 -336 WIRE 1072 -336 992 -336 WIRE 1232 -336 1232 -368 WIRE 1232 -336 1072 -336 WIRE 1392 -336 1232 -336 WIRE 1472 -336 1392 -336 WIRE 1536 -336 1472 -336 WIRE 1728 -336 1536 -336 WIRE 912 -304 912 -336 WIRE 992 -304 992 -336 WIRE 1472 -304 1472 -336 WIRE 1536 -304 1536 -336 WIRE 736 -272 736 -336 WIRE 848 -272 736 -272 WIRE 1728 -272 1728 -336 WIRE 1728 -272 1632 -272 WIRE 848 -256 848 -272 WIRE 1632 -256 1632 -272 WIRE 912 -224 912 -240 WIRE 992 -224 992 -240 WIRE 992 -224 912 -224 WIRE 1136 -224 992 -224 WIRE 1472 -224 1472 -240 WIRE 1472 -224 1328 -224 WIRE 1536 -224 1536 -240 WIRE 1536 -224 1472 -224 WIRE -992 -192 -1024 -192 WIRE -592 -192 -592 -224 WIRE -592 -192 -624 -192 WIRE -528 -192 -592 -192 WIRE -256 -192 -336 -192 WIRE -208 -192 -256 -192 WIRE 384 -192 352 -192 WIRE 480 -192 464 -192 WIRE 512 -192 480 -192 WIRE 624 -192 592 -192 WIRE 688 -192 624 -192 WIRE 992 -192 992 -224 WIRE 1472 -192 1472 -224 WIRE 1808 -192 1776 -192 WIRE -64 -176 -144 -176 WIRE 480 -176 480 -192 WIRE 848 -176 848 -192 WIRE 848 -176 736 -176 WIRE 912 -176 912 -224 WIRE 1136 -176 1136 -224 WIRE 1328 -176 1328 -224 WIRE 1536 -176 1536 -224 WIRE 1632 -176 1632 -192 WIRE 1728 -176 1632 -176 WIRE -208 -160 -336 -160 WIRE 16 -160 0 -160 WIRE 112 -160 16 -160 WIRE 128 -160 112 -160 WIRE -64 -144 -128 -144 WIRE -1824 -128 -1824 -144 WIRE -1744 -128 -1824 -128 WIRE -1824 -112 -1824 -128 WIRE -1744 -96 -1744 -128 WIRE 352 -96 352 -192 WIRE 352 -96 304 -96 WIRE -336 -64 -336 -160 WIRE -256 -64 -256 -192 WIRE 112 -64 80 -64 WIRE 480 -64 480 -96 WIRE 480 -64 304 -64 WIRE 624 -64 480 -64 WIRE 736 -64 736 -176 WIRE 736 -64 624 -64 WIRE 992 -64 992 -128 WIRE 992 -64 736 -64 WIRE 1472 -64 1472 -128 WIRE 1728 -64 1728 -176 WIRE 1728 -64 1472 -64 WIRE 1824 -64 1728 -64 WIRE 80 -32 80 -64 WIRE 736 0 736 -64 WIRE 992 0 736 0 WIRE 1200 0 992 0 WIRE 1472 0 1280 0 WIRE 1728 0 1728 -64 WIRE 1728 0 1472 0 WIRE 992 48 992 0 WIRE 1072 48 1072 -336 WIRE 1392 48 1392 -336 WIRE 1472 48 1472 0 WIRE -256 64 -256 48 WIRE -208 64 -256 64 WIRE -1696 80 -1696 32 WIRE -1376 80 -1696 80 WIRE -64 80 -144 80 WIRE 736 80 736 0 WIRE 848 80 736 80 WIRE 1728 80 1728 0 WIRE 1728 80 1632 80 WIRE -1248 96 -1296 96 WIRE -1120 96 -1184 96 WIRE -1024 96 -1024 -192 WIRE -1024 96 -1120 96 WIRE -992 96 -1024 96 WIRE -768 96 -880 96 WIRE -592 96 -592 48 WIRE -592 96 -624 96 WIRE -528 96 -592 96 WIRE -336 96 -336 48 WIRE -208 96 -336 96 WIRE 32 96 0 96 WIRE 112 96 32 96 WIRE 848 96 848 80 WIRE 1632 96 1632 80 WIRE -1376 112 -1520 112 WIRE -64 112 -112 112 WIRE 992 144 992 112 WIRE 1072 144 1072 128 WIRE 1072 144 992 144 WIRE 1392 144 1392 128 WIRE 1472 144 1472 112 WIRE 1472 144 1392 144 WIRE 384 160 304 160 WIRE 480 160 464 160 WIRE 512 160 480 160 WIRE 624 160 592 160 WIRE 688 160 624 160 WIRE 1888 160 1776 160 WIRE -1328 176 -1328 144 WIRE 480 176 480 160 WIRE 848 176 848 160 WIRE 848 176 736 176 WIRE 992 176 992 144 WIRE 1472 176 1472 144 WIRE 1632 176 1632 160 WIRE 1728 176 1632 176 WIRE -1696 192 -1696 160 WIRE 112 192 80 192 WIRE 336 192 304 192 WIRE -1120 208 -1120 176 WIRE 80 224 80 192 WIRE 336 288 336 192 WIRE 480 288 480 256 WIRE 480 288 336 288 WIRE 624 288 480 288 WIRE 736 288 736 176 WIRE 736 288 624 288 WIRE 912 288 912 -96 WIRE 912 288 736 288 WIRE 992

みんなの回答

  • ohkawa3
  • ベストアンサー率59% (1333/2244)
回答No.3

回答(2)追記 負荷の電動機のモデルに対して、アースに対する浮遊容量を追加することも、収束問題を解決する手段になる可能性があります。 いずれの方法を採用してもよいのですが、現実の回路からの乖離が少ない要素を付け加えて対処することが、他者に対して説明がしやすいでしょう。

  • ohkawa3
  • ベストアンサー率59% (1333/2244)
回答No.2

回答(1)さんのご指摘が当たっていると思います。 スイッチング素子に、理想スイッチではなくIGBT又はN-Mosのモデルを適用していれば、遮断状態でも無限大抵抗ではありませんから、理屈の上ではフローティング電源の電位が確定しないということはない筈です。 しかしながら、ON状態の抵抗値と、OFF状態の抵抗値の比率が高く、スイッチングの過渡現象が速い場合に数値計算が収束できない場合が生じてしまいます。 過渡解析のoptionで、繰り返し計算回数の制限を外すitl5=0を指定するなどの方法を試みることも一つの方法です。また、Hブリッジのバランスを、故意にほんの僅か崩すような定数設定が有効なこともあります。スイッチング素子のスイッチング時間が速くなりすぎないようにIGBT又はN-Mosモデルの静電容量を適切に設定することも有効なことがあります。スイッチング素子と逆並列にダイオードを接続していれば、ダイオードのモデルの逆回復時間(TT)を実情に応じた値に設定するなどの方法が効くこともあります。 スイッチング回路の過渡解析の収束問題に対する対処は、「職人技」の側面が否めないかもしれません。

  • TIGANS
  • ベストアンサー率35% (244/680)
回答No.1

「Time step too small,」とエラーは回路図が正しくても出ますよ。 SPICEの計算精度内で妥当な収束解が計算できませんでしたというエラー 下記などを参考にしてください。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q11108689031 多分、フローティング電源間での接続抵抗が無限大になっているのでは? フローティング電源と言えども現実には完全にフローティングではないですよね。 とりあえず 仮想的なグラウンドを設定して、回路で使う主要電源から数十MΩで接続してみるか シミュレーション初期だけショートするようなスイッチを付けて、初期値解析でしっかり収束するように 変更されてシミュレーション実行されてみることをおすすめします。

関連するQ&A

  • フォトカプラを用いたフローティング回路について

     グランドからフローティングの状態のTTL信号作りたいのですが、どうやったらよいか自信がありません。  ファンクション・ジェネレータ(FG)からのパルス(50msの矩形波)を一旦フォトカプラを用いた回路を介し、負荷側にTTL信号送ろうと考えています。  出力の負荷からの影響をなくすためにフォトカプラを使えばよいことはわかったのですが、2次側をフローティングにすることができません。現在以下のように2次側の回路を考えていますが自信がありません。 *********************************************  +5V  │  │  ┤  |  |─────B端子(+)  |  |─100ohm─A端子(-)  |  GND ┤をフォトカプラの2次側トランジスタ 100ohm=100オームの抵抗      として描いています。 *********************************************  ここでベースに信号が入ったときにだけ、端子A-B間にフローティングで5Vの電圧ができればと考えています。  考えた回路ではB端子がGNDに落ちているのでフローティングではない気がするのですが、どうしたらGNDから浮かすことができるかどうかわかりません。 なにとぞアドバイスとお願いいたします。

  • SPICE(回路シミュレータ)の使い方が分かりません

    SPICEによるシミュレーションで、今回始めてロジックを使ってみましたが、使い方が良く分からないので教えてください。 試しに、CR発振回路のシミュレーションを行いましたが上手く発振してくれません。 回路図は以下のURLにあるものと同等です。(電源回路、LED部除く) ロジック(インバータ)のシンボルには「EVAL」ライブラリの「7404」を使用しました。 http://www.hobby-elec.org/sampl1.htm#note2 これだけの情報で分かっていただけるかどうか分かりませんが、困っているのでよろしくお願いします。

  • 同一電圧値、異なる電源供給源でのGND処理

    2枚の基板間で信号のやり取りを行います。 電圧値がほぼ同じでも,それぞれの基板で各々の電源から電圧が供給されている場合(それぞれの基板で電源IC等を搭載している場合).GNDは基板間でつなぐべきなのでしょうか?つないではいけないのでしょうか?(電源は繋ぎません) また、わけあってフォトカプラ等は用いた回路にはしておらず、基本的に信号は基板間で直結しております。 よろしくお願いいたします。

  • 直流安定化電源の使い方について

    いつもお世話になっております。 直流安定化電源についての質問です。 電源の端子が沢山付いている多出力電源では (- COM + ) や (- GND +) などといった端子があり、よく「-」と「COM or GND」を 接続して使います。ここで質問なのですが-端子とCOM/GNDを つながない場合(フローティング)は-端子を基準として使いますが、 いまいち内部でどうなっているのかが分かりません。 COMやGNDはシャーシにつながっていると聞いたことがあるのですが これは正しいでしょうか? またCOMという端子は名前のイメージではこの端子に2.5Vを印加して つまみを回すと+からは3.0V(2.5V+0.5V)、マイナスからは2.0V(2.5V-0.5V) といったバイアスをかけたような電圧は出せるのでしょうか?

  • 電源の出力インピーダンスについて

    あまり回路に詳しくないので、何となく覚えていることなんですが 電源の出力インピーダンス<その電源で動作させる負荷 という大小関係が成り立つ必要があると聞いたことがあります。 これは正しいのでしょうか? それを頭に入れて疑問に思ったのですが・・・。 前にネットで「スイッチングPWM方式DC-ACインバータ」というのを見かけました(パワーMOSかIGBTがスイッチング素子の回路でした)。 出力電圧としてLとRにかかる電圧を取り出すように見えたのですが、高周波で高い電圧を得ようとすると、Rが大きくなってしまいませんか? 出力側についているRが大きくなると、出力インピーダンスも大きくなってしまいそうな気がするのですが・・・。 電源としてちゃんと動く回路なのでしょうか。 それとも、電源として使うには何か工夫が必要なのでしょうか。

  • PFNのspiceによるシミュレーション

    研究でコンデンサーバンクを製作することになりました. 印加電圧5kV,ピーク電流10kA,ピーク電流幅20usを仕様として, 予算の関係もあるので32uFと2uHの3段のPFNで作ることにしました. そこで,充電から放電までの流れをspiceでシミュレーションしたんですが, 充電後,電源とPFNをつないでいるリレースイッチをonからoffにすると すぐにPFNのコンデンサーが放電をはじめ,最終的に2.5kVに収束されていきます. 私の記憶では,PFNでは充電用リレーをoffにしても, 印加電圧と等しい電圧がコンデンサーに充電されたままになるはずです. なぜこのようなシミュレーション結果になるのかさっぱりなので PFNやspiceに詳しい方ご教授お願いします. spiceで使用した回路は DC 5kV - relay switch - 2x2uF 3x32uFのPFNで行いました.

  • チョッパのSPICEシミュレーション

    チョッパのSPICEシミュレーション をSIMPLISというシミュレータを使って行っています。 CQ出版社の「スペシャルパック」という本に記載されている降圧コンバータを例に、昇圧に変更してシミュレーションするのですが、回路定数をどう決めて良いか判りません。 回路定数を決めるための原理とその方法を教えてください。(初心者で申し訳ありません。) 回路図を添付します。 例えば、D1-cathode の電圧を20Vに昇圧したいのですが、過渡解析の結果は約15V程度になります。 オペアンプはオープンループゲインが100Kのレールツーレールです。 コンパレータの入力のノコギリ波は、0V~10Vにしています。 参考までに、テキストにあります、降圧コンバータの回路図も添付します。 (降圧の回路に含まれるコンパレータの前の交流電源は、AC解析用のもので、過渡解析に関係ありません。)

  • フォトカプラをエミッタフォロワで使った時の出力値

    フォトカプラは一般的にエミッタを0V(GND)に直結し、コレクタに+電源と負荷を接続して使われますが、メーカーサイトを見るとエミッタからも出力が取り出せるとあります。 そこでお聞きしたいのは、飽和状態で使うという条件で添付画像のような回路にしたとき、エミッタには何Vでてくるのでしょうか? 普通のトランジスタの場合、エミッタフォロワ回路なのでベースに加えた電圧からVbeを引いたものが現れます。 フォトカプラの場合はどうなるのでしょう?? コレクタ端子に加えた+電源からVceを引いたものがエミッタ出力電圧になるのでしょうか? それとも普通のトランジスタと同じくVbe(だいたい0.7Vくらい)を引いた電圧になるのでしょうか? どうぞよろしくお願いします。

  • フォトダイオードの電流

    フォトダイオードの回路を検索すると、電源のない回路があります。 GND -- フォトダイオードK フォトダイオードA -- 抵抗 -- GND この場合は、フォトダイオードに光が当たることによって電流が流れ、抵抗によって電圧が励起される、と考えて宜しいのでしょうか? 外部から電源を与えられたいないため、本当にこれで働くのか?と考えてしまいます。 どうぞよろしくお願いします。

  • ±12Vの電源で24Vのリレーを駆動するには?

    電源電圧が±12Vの回路で24Vのリレーを駆動したいのですがどのような回路になるでしょうか? リレーのコントロールはLV595を使います。 フォトカプラ、トランジスタを使ってレベル変換すればできるという情報は得たのですが具体的にどう組めばいいのかさっぱりわからないのが現状です。 よろしくお願いします。