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2021.04.27 シミュレーション

まとめ

PFC回路の最適化

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まとめ

ここまでPFC回路における諸条件の変更への対処、そして重要なパラメータの検討など5つの例を使って、その調整ポイントや方法を説明してきました。回路設計や改版作業において、条件の変更やその評価は机上の計算に加えてハードウェアを用いた作業が必要になります。しかしながら、ハードウェアでの評価は時間と費用がかかるだけではなく、条件によっては不可能なこともあります。こういった点から、回路シミュレーションの利用は設計、評価作業において有効な手段の一つであることは間違いありません。最終的には実機での評価は欠かせませんが、それに至るまでの工数と時間を節約できる点がシミュレーションの利点です。
以下に、本章の各セクションへのリンクとキーポイントを記しました。詳細の確認などにご利用ください。

はじめに

キーポイント:

・ROHM Solution Simulatorは、MyROHMに登録するだけで利用できるWebシミュレーションツール。

・ROHM Solution Simulatorには、回路動作のシミュレーション用にSolution Circuitが提供されている。

・Solution Circuitは現在、Power Device Solution CircuitとICs Solution Circuitの2つのカテゴリがある。

Solution CircuitのPFCシミュレーション回路

キーポイント:

・ROHM Solution Simulatorのページにはシミュレーション関連の情報があり、各種シミュレーションを起動できる。

・検討する製品の目処がついている場合は、その製品ページに行くと直接利用できるシミュレーションにアクセス可能。

PFC回路:インダクタンスの調整

キーポイント:

・PFC CCM回路において動作条件を変更した際に、インダクタンス調整によりインダクタ電流のリップル率を適正化する例。

・適正なリップル率になるインダクタンスを算出し、シミュレーションを実施して検証を行う。

PFC回路:スイッチング周波数の調整

キーポイント:

・PFC Synchronous CCM回路において動作条件を変更した際に、スイッチング周波数調整によりインダクタ電流のリップル率を適正化しつつ効率向上を検討する例。

・適正なリップル率になるスイッチング周波数を算出し、シミュレーションを実施して検証を行う。

PFC回路:適切なゲート駆動電圧の検討

キーポイント:

・スイッチング素子のSiC MOSFETは、VGSに変化に対するRonの変動が大きいのでゲート駆動電圧VGSの設定が重要になる。

・SiC MOSFETのゲート駆動電圧VGSの検討は、効率と安全面のバランスを考慮する。

PFC回路:ゲート抵抗の変更

キーポイント:

・スイッチング素子のゲート抵抗を大きくするとノイズは抑えられるが、トレードオフとして効率が低下するので、ゲート抵抗の値をバランス良く設定することが非常に重要。

・スイッチング素子の損失を所定の値以下に抑えた場合の最大のゲート抵抗RGを、シミュレーションを利用して検討する。

PFC回路:デッドタイム最適値の検討

キーポイント:

・ブリッジ回路におけるデッドタイム設定は損失と安全性に関わるので十分な検討が必要。

・デッドタイムの最適値は、貫通せず最短となる時間。

・スイッチング素子のスイッチングスピードは温度やロットのばらつき等で変動するので、設計では最短時間に加えてマージンを持たせる。

ユーザーガイドPFC編のダウンロードはこちら