JPH0622449A - Power supply circuit simulator - Google Patents
Power supply circuit simulatorInfo
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- JPH0622449A JPH0622449A JP17223892A JP17223892A JPH0622449A JP H0622449 A JPH0622449 A JP H0622449A JP 17223892 A JP17223892 A JP 17223892A JP 17223892 A JP17223892 A JP 17223892A JP H0622449 A JPH0622449 A JP H0622449A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電源を整流・平滑する
回路の電源回路シミュレータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply circuit simulator for a circuit for rectifying and smoothing a power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、商用電源（例えば５０／６０Ｈｚ
の商用電源）を整流、平滑して使用（例えばスイッチン
グ電源装置に入力して使用）する場合、例えば図３の
（ａ）に示すように、ＡＣ電源を全波整流して定電力負
荷に使用する場合、経験や感に頼って設計して試作す
る。この試作した整流・平滑回路の特性を測定して評価
する。この評価結果を設計にフィードバックすることを
繰り返し、適切な設計を行うようにしていた。2. Description of the Related Art Conventionally, a commercial power source (for example, 50/60 Hz)
Commercial power supply) is rectified and smoothed (for example, input to a switching power supply device for use), the AC power supply is full-wave rectified and used as a constant power load, for example, as shown in FIG. If so, design and prototype based on experience and feeling. The characteristics of this prototype rectifying / smoothing circuit are measured and evaluated. This evaluation result was repeatedly fed back to the design to make an appropriate design.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の整流・平滑回路
の出力電圧などの評価は、経験や感によって整流、平滑
する回路を設計し、その結果を測定して設計にフィード
バックするという手法を採用していたため、設計して試
作、結果の測定を繰り返すための多くの時間が必要にな
ってしまうと共に試作などのためのコストが必要となっ
てしまうという問題があった。The evaluation of the output voltage of a conventional rectifying / smoothing circuit adopts a method of designing a circuit for rectifying / smoothing according to experience and feeling, measuring the result and feeding it back to the design. Therefore, there has been a problem that a lot of time is required to repeat designing, prototyping, and measurement of results, and cost for prototyping is required.
【０００４】本発明は、これらの問題を解決するため、
専門家の知識を蓄積し、整流方式が選択されたことに対
応してこれら専門家の知識をもとに整流・平滑回路のシ
ュミレーションを行って評価結果を算出し、設計にフィ
ードバックすることにより、コンピュータシステムを使
用して設計段階で評価を可能にすることを目的としてい
る。The present invention solves these problems.
By accumulating the knowledge of specialists, simulating the rectification / smoothing circuit based on the knowledge of these specialists in response to the selection of the rectification method, calculating the evaluation result, and feeding it back to the design, The purpose is to enable evaluation at the design stage using a computer system.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、最大値算
出部２は、回路の最大値Ｅｍを算出するものである。[Means for Solving the Problems] Means for solving the problems will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the maximum value calculation unit 2 calculates the maximum value Em of the circuit.
【０００６】ＡＣリップル電圧算出部３は、回路のＡＣ
リップル電圧Ｅｒｉを算出するものであって、算出され
た最大値Ｅｍおよびリップル係数Ｗ（＝２πｆＣ／Ｐ：
ｆは周波数、Ｃは平滑用コンデンサ容量、Ｐは出力電
力）をもとにＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するもので
ある。[0006] The AC ripple voltage calculation unit 3 determines the AC of the circuit.
The ripple voltage Eri is calculated, and the calculated maximum value Em and the ripple coefficient W (= 2πfC / P:
The AC ripple voltage Eri is calculated based on f, the frequency, C, the smoothing capacitor capacity, and P, the output power.
【０００７】平均値算出部５は、回路の平均値Ｅを算出
するものである。最低値算出部６は、回路の最低値Ｅｒ
を算出するものである。The average value calculation section 5 calculates the average value E of the circuit. The lowest value calculation unit 6 determines the lowest value Er of the circuit.
Is calculated.
【０００８】[0008]
【作用】本発明は、図１に示すように、選択された整流
方式の回路について、入力電圧および回路に付与された
定数をもとに、最大値算出部２が回路の最大値Ｅｍを算
出し、ＡＣリップル電圧算出部３が回路のＡＣリップル
電圧Ｅｒｉを算出し、平均値算出部５が回路の平均値Ｅ
を算出し、最低値算出部６が回路の最低値Ｅｒを算出す
るようにしている。According to the present invention, as shown in FIG. 1, the maximum value calculating unit 2 calculates the maximum value Em of the circuit based on the input voltage and the constant given to the circuit, for the selected rectifying circuit. Then, the AC ripple voltage calculation unit 3 calculates the AC ripple voltage Eri of the circuit, and the average value calculation unit 5 calculates the average value E of the circuit.
And the minimum value calculation unit 6 calculates the minimum value Er of the circuit.
【０００９】この際、ＡＣリップル電圧算出部３が算出
された最大値Ｅｍおよびリップル係数Ｗ（＝２πｆＣ／
Ｐ：ｆは周波数、Ｃは平滑用コンデンサ容量、Ｐは出力
電力）をもとにＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するよう
にしている。At this time, the maximum value Em calculated by the AC ripple voltage calculator 3 and the ripple coefficient W (= 2πfC /
The AC ripple voltage Eri is calculated based on P: f is the frequency, C is the smoothing capacitor capacity, and P is the output power.
【００１０】従って、専門家の知識を蓄積し、整流方式
が選択されたことに対応してこれら専門家の知識をもと
にシュミレーションを行って整流・平滑回路の設計の評
価結果を算出し、これを設計にフィードバックすること
により、コンピュータシステムを使用して設計段階で整
流・平滑回路の評価が可能となる。Therefore, the knowledge of the experts is accumulated, and in response to the selection of the rectification method, the simulation is performed based on the knowledge of these experts to calculate the evaluation result of the rectification / smoothing circuit design, By feeding this back to the design, it becomes possible to evaluate the rectifying / smoothing circuit at the design stage using a computer system.
【００１１】[0011]
【実施例】次に、図１から図５を用いて本発明の実施例
の構成および動作を順次詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the construction and operation of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
【００１２】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１において、電源回路シミュレータ１は、ＡＣ電源を
整流、平滑する回路（電源回路）のシミュレーションを
行うものであって、例えば図３の（ａ）に示すように設
計した全波整流回路（全波整流、平滑回路からなる回
路）の特性をシミュレーションするものであり、最大値
算出部２、ＡＣリップル電圧算出部３、変換テーブル
４、平均値算出部５、最低値算出部６、および制御部７
などから構成されるものである。FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a power supply circuit simulator 1 is for simulating a circuit (power supply circuit) that rectifies and smoothes an AC power supply. For example, a full-wave rectification circuit (full-wave rectification circuit designed as shown in FIG. (A circuit including a wave rectifier and a smoothing circuit) is simulated, and a maximum value calculation unit 2, an AC ripple voltage calculation unit 3, a conversion table 4, an average value calculation unit 5, a minimum value calculation unit 6, and a control unit. 7
It is composed of etc.
【００１３】最大値算出部２は、整流、平滑する回路の
最大値Ｅｍを算出するものである。この最大値Ｅｍは、
例えば全波整流方式の場合には、後述するように、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ となる。ここで、Ｖｉｎは入力するＡＣ電圧であり、Ｖ
ｆはラインドロップ電圧である。The maximum value calculation unit 2 is for calculating the maximum value Em of the circuit for rectifying and smoothing. This maximum value Em is
For example, in the case of the full-wave rectification method, the maximum value Em = Vin × 1.4−Vf, as will be described later. Here, Vin is the input AC voltage, and V
f is a line drop voltage.
【００１４】ＡＣリップル電圧算出部３は、整流、平滑
する回路のＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するものであ
る。このＡＣリップル電圧Ｅｒｉは、最大値算出部２に
よって算出した最大値Ｅｍ、およびリップル係数Ｗ（＝
２πｆＣ／Ｐ：ｆは周波数、Ｃは平滑用コンデンサ容
量、Ｐは出力電力）をもとにＡＣリップル電圧Ｅｒｉを
算出するものである（図２を用いて後述する）。この
際、専門家の知識を集めて関数化した式を使用してＡＣ
リップル電圧Ｅｒｉを算出あるいは専門家の知識を蓄積
した変換テーブル４を参照してＡＣリップル電圧Ｅｒｉ
を算出する（後述する）。The AC ripple voltage calculation unit 3 calculates the AC ripple voltage Eri of the circuit for rectifying and smoothing. This AC ripple voltage Eri has a maximum value Em calculated by the maximum value calculation unit 2 and a ripple coefficient W (=
2πfC / P: f is a frequency, C is a smoothing capacitor capacity, and P is an output power) to calculate the AC ripple voltage Eri (described later with reference to FIG. 2). At this time, the AC is calculated by using a function-formulated expression by gathering the knowledge of the experts.
The AC ripple voltage Eri is calculated by referring to the conversion table 4 in which the ripple voltage Eri is calculated or the expert knowledge is accumulated.
Is calculated (described later).
【００１５】平均値算出部５は、整流、平滑する回路の
平均値Ｅを算出するものである。最低値算出部６は、整
流、平滑する回路の最低値Ｅｒを算出するものである。
制御部７は、全体を統括制御するものである（図２参
照）。The average value calculator 5 calculates the average value E of the circuits for rectification and smoothing. The minimum value calculation unit 6 calculates the minimum value Er of the circuit for rectifying and smoothing.
The control unit 7 controls the whole as a whole (see FIG. 2).
【００１６】ディスプレイ８は、各種文字、記号などを
表示するものであって、ここでは、シミュレーション対
象の整流、平滑する回路を表示したり、そのシミュレー
ション結果を表示したりなどするものである。The display 8 displays various characters, symbols and the like. Here, it displays a circuit to be rectified and smoothed, which is a simulation target, and displays the simulation result.
【００１７】キーボード９は、指示を与えたり、整流方
式を選択したり、各種データを入力したりなどするもの
である。次に、図２のフローチャートに示す順序に従
い、図３から図５を参照しつつ、図１の構成の動作を詳
細に説明する。The keyboard 9 is used for giving instructions, selecting a rectification method, inputting various data, and the like. Next, according to the order shown in the flowchart of FIG. 2, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
【００１８】図２において、Ｓ１は、リップル係数Ｗを
算出する。ここで、リップル係数Ｗは、下式によって表
される。 Ｗ＝２πｆＣ／Ｐ 式（１） ・π：３．１４１５９（定数） ・ｆ：入力ライン周波数［Ｈｚ］ ・Ｃ：入力平滑コンデンサ［μＦ］ ・Ｐ：出力電力［Ｗ］ ・Ｖｉｎ：入力電圧ＡＣあるいはＤＣ［Ｖ］ Ｓ２は、整流方式を選択する。これは、設計者が整流方
式として、 ・ＤＣ入力方式 ・全波整流方式 ・半波整流方式 ・倍電圧整流方式 などのいずれについてシミュレーションするか選択す
る。以下場合分けして順次説明する。In FIG. 2, S1 calculates the ripple coefficient W. Here, the ripple coefficient W is expressed by the following equation. W = 2πfC / P formula (1) ・ π: 3.14159 (constant) ・ f: input line frequency [Hz] ・ C: input smoothing capacitor [μF] ・ P: output power [W] ・ Vin: input voltage AC Alternatively, DC [V] S2 selects a rectification method. The designer selects which of the following rectification methods to simulate: DC input method, full-wave rectification method, half-wave rectification method, double-voltage rectification method. The cases will be sequentially described below.
【００１９】（１） ＤＣ入力方式の場合：Ｓ３は、入
力の最大ＥｍにＶｉｎを代入する。これにより、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ が得られる。(1) In the case of the DC input method: S3 substitutes Vin into the maximum Em of the input. As a result, the maximum value Em = Vin is obtained.
【００２０】Ｓ４は、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉにゼロを
代入する。これにより、 ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝０ が得られる。In S4, zero is substituted for the AC ripple voltage Eri. As a result, the AC ripple voltage Eri = 0 is obtained.
【００２１】Ｓ５は、入力の中心値（平均値）ＥにＶｉ
ｎを代入する。これにより、 平均値Ｅ＝Ｖｉｎ が得られる。In S5, the input central value (average value) E is set to Vi.
Substitute n. As a result, the average value E = Vin is obtained.
【００２２】Ｓ６は、入力の最低値ＥｒにＶｉｎを代入
する。これにより、 最低値Ｅｒ＝Ｖｉｎ が得られる。In step S6, Vin is substituted for the minimum input value Er. As a result, the lowest value Er = Vin is obtained.
【００２３】以上をまとめると、ＤＣ入力方式の場合
（ＤＣを整流、平滑する回路に入力した場合）には、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝０ 平均値Ｅ＝Ｖｉｎ 最低値Ｅｒ＝Ｖｉｎ が得られることとなる。このシミュレーション結果は、
入力がＤＣであったので、最大値Ｅｍ＝平均値Ｅ＝最低
値Ｅｒ＝Ｖｉｎ、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝０となるこ
とは容易に判明する。In summary, in the case of the DC input method (when DC is input to a circuit for rectifying and smoothing), maximum value Em = Vin AC ripple voltage Eri = 0 average value E = Vin minimum value Er = Vin Will be obtained. This simulation result is
Since the input was DC, it is easily found that maximum value Em = average value E = minimum value Er = Vin and AC ripple voltage Eri = 0.
【００２４】（２） 全波整流方式の場合：図３を参照
しつつ説明する。Ｓ７は、入力の最大値Ｅｍを算出す
る。これは、図３の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示す
ように、ＡＣ電源Ｖｉｎを全波整流した後の最大値Ｅｍ
として、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ［Ｖ］ 式（２） を算出する。ここで、Ｖｉｎは正弦波であるので１．４
倍（√２倍）し、更にラインドロップ電圧Ｖｆを引算し
た値が最大値Ｅｍとなる。(2) In the case of full-wave rectification method: It will be described with reference to FIG. In S7, the maximum input value Em is calculated. This is the maximum value Em after full-wave rectification of the AC power source Vin, as shown in the operation waveform diagrams of (b) and (c) of FIG.
Then, the maximum value Em = Vin × 1.4−Vf [V] Formula (2) is calculated. Here, Vin is a sine wave, so 1.4
The maximum value Em is obtained by doubling (√2 times) and further subtracting the line drop voltage Vf.
【００２５】Ｓ８は、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出す
る。これは、図３の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示す
ように、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出する。ここで、
ＡＣリップル電圧Ｅｒｉは、専門家の知識を蓄積した下
記の関数を用いて算出する。In step S8, the AC ripple voltage Eri is calculated. This calculates the AC ripple voltage Eri as shown in the operation waveform diagrams of FIGS. 3B and 3C. here,
The AC ripple voltage Eri is calculated using the following function that accumulates the knowledge of experts.
【００２６】 ｘ＝ｌｏｇ10（Ｗ×Ｅｍ2） ｉｆ ｘ＜１ ｔｈｅｎ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-1.17x+2.61)×０．０１ ｅｌｓｅ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-0.9937x+2.441)×０．０１ 式（３） ここで・Ｗ：リップル係数 （式（１）参照） ・Ｅｍ：式（２）で算出した最大値 この式（３）によれば、ｘ＝１で変曲点が発生している
が、これは、実験データをつなぎ、熟練した設計者であ
る専門家の知識（経験値）と、実際の計算値との誤差を
少なくするように調整したものであって、ＡＣリップル
電圧Ｅｒｉを算出する１具体例を示したものである。
尚、ここでは、関数によって、リップル係数と最大値Ｅ
ｍからＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出したが、変換テー
ブル４に主な値を設定しておき、その間を内挿して同様
にＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するようにしてもよ
い。X = log 10 (W × Em 2 ) if x <1 then Eri = Em · 10 (−1.17x + 2.61) × 0.01 else Eri = Em · 10 (−0.9937x + 2.441) × 0. 01 formula (3) where: W: ripple coefficient (see formula (1)) Em: maximum value calculated by formula (2) According to formula (3), an inflection point occurs at x = 1. However, this is adjusted by connecting the experimental data to reduce the error between the knowledge (experience value) of the expert who is a skilled designer and the actual calculated value, and the AC ripple voltage It shows one specific example of calculating Eri.
Note that, here, the ripple coefficient and the maximum value E are
Although the AC ripple voltage Eri is calculated from m, main values may be set in the conversion table 4 and the values may be interpolated to similarly calculate the AC ripple voltage Eri.
【００２７】Ｓ９は、入力の中心値（平均値）Ｅを算出
する。これは、下式によって算出する。 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 式（４） Ｓ１０は、入力の最低値Ｅｒを算出する。これは、下式
によって算出する。In step S9, the input central value (average value) E is calculated. This is calculated by the following formula. Average value E = Em- (Eri / 2) [V] Formula (4) S10 calculates the minimum input value Er. This is calculated by the following formula.
【００２８】 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ 式（５） 以上をまとめると、全波整流方式の場合には、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ［Ｖ］ ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝式（３）によって算出した値 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ が得られることとなる。このシミュレーション結果は、
ＡＣ入力を全波整流したので、図３の（ｂ）、（ｃ）に
示すようにそれぞれの値が得られることが判明する（図
３を用いて後述する）。Minimum value Er = Em-Eri [V] Equation (5) Summarizing the above, in the case of the full-wave rectification method, the maximum value Em = Vin × 1.4−Vf [V] AC ripple voltage Eri = The value average value E = Em- (Eri / 2) [V] calculated by the equation (3) is obtained, and the minimum value Er = Em-Eri [V] is obtained. This simulation result is
Since the AC input is full-wave rectified, it is found that the respective values can be obtained as shown in FIGS. 3B and 3C (described later with reference to FIG. 3).
【００２９】（３） 半波整流方式の場合：図４を参照
しつつ説明する。Ｓ１１は、入力の最大値Ｅｍを算出す
る。これは、図４の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示す
ように、ＡＣ電源Ｖｉｎを半波整流した後の最大値Ｅｍ
として、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ［Ｖ］ 式（６） を算出する。ここでは、Ｖｉｎは正弦波であるので１．
４倍し、更にラインドロップ電圧Ｖｆを引算した値が最
大値Ｅｍとなる。(3) Half-wave rectification method: Description will be made with reference to FIG. In S11, the maximum input value Em is calculated. This is the maximum value Em after half-wave rectification of the AC power source Vin, as shown in the operation waveform diagrams of (b) and (c) of FIG.
Then, the maximum value Em = Vin × 1.4−Vf [V] Equation (6) is calculated. Here, Vin is a sine wave, so 1.
The value obtained by multiplying by four and further subtracting the line drop voltage Vf becomes the maximum value Em.
【００３０】Ｓ１２は、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出
する。これは、図４の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示
すように、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出する。ここ
で、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉは、専門家の知識を蓄積し
た下記の関数を用いて算出する。In step S12, the AC ripple voltage Eri is calculated. This calculates the AC ripple voltage Eri as shown in the operation waveform diagrams of FIGS. 4B and 4C. Here, the AC ripple voltage Eri is calculated using the following function that has accumulated the knowledge of the expert.
【００３１】 ｘ＝ｌｏｇ10（Ｗ×Ｅｍ2） ｉｆ ｘ＜２ ｔｈｅｎ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-1.074x+2.933)×０．０１ ｅｌｓｅ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-1.004x+2.735)×０．０１ 式（７） ここで・Ｗ：リップル係数 （式（１）参照） ・Ｅｍ：式（６）で算出した最大値 この式（７）によれば、ｘ＝２で変曲点が発生している
が、これは、実験データをつなぎ、熟練した設計者であ
る専門家の知識（経験値）と、実際の計算値との誤差を
少なくするように調整したものであって、ＡＣリップル
電圧Ｅｒｉを算出する１具体例を示したものである。
尚、ここでは、関数によって、リップル係数と最大値Ｅ
ｍからＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出したが、変換テー
ブル４に主な値を設定しておき、その間を内挿して同様
にＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するようにしてもよ
い。X = log 10 (W × Em 2 ) if x <2 then Eri = Em · 10 (-1.074x + 2.933) × 0.01 else Eri = Em · 10 (-1.004x + 2.735) × 0. 01 Formula (7) where: W: ripple coefficient (see Formula (1)) Em: maximum value calculated by Formula (6) According to Formula (7), an inflection point occurs at x = 2. However, this is adjusted by connecting the experimental data to reduce the error between the knowledge (experience value) of the expert who is a skilled designer and the actual calculated value, and the AC ripple voltage It shows one specific example of calculating Eri.
Note that, here, the ripple coefficient and the maximum value E are
Although the AC ripple voltage Eri is calculated from m, main values may be set in the conversion table 4 and the values may be interpolated to similarly calculate the AC ripple voltage Eri.
【００３２】Ｓ１３は、入力の中心値（平均値）Ｅを算
出する。これは、下式によって算出する。 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 式（８） Ｓ１４は、入力の最低値Ｅｒを算出する。これは、下式
によって算出する。In step S13, the input central value (average value) E is calculated. This is calculated by the following formula. Average value E = Em− (Eri / 2) [V] Formula (8) S14 calculates the minimum input value Er. This is calculated by the following formula.
【００３３】 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ 式（９） 以上をまとめると、半波整流方式の場合には、 最大値Ｅｍ＝Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ［Ｖ］ ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝式（７）によって算出した値 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ が得られることとなる。このシミュレーション結果は、
ＡＣ入力を半波整流したので、図４の（ｂ）、（ｃ）に
示すようにそれぞれの値が得られることが判明する（図
４を用いて後述する）。Minimum value Er = Em-Eri [V] Equation (9) Summarizing the above, in the case of the half-wave rectification method, the maximum value Em = Vin × 1.4−Vf [V] AC ripple voltage Eri = The value average value E = Em- (Eri / 2) [V] calculated by the equation (7) is obtained, and the minimum value Er = Em-Eri [V] is obtained. This simulation result is
Since the AC input is half-wave rectified, it is found that the respective values can be obtained as shown in FIGS. 4B and 4C (described later with reference to FIG. 4).
【００３４】（４） 倍電圧整流方式の場合：図５を参
照しつつ説明する。Ｓ１５は、入力の最大値Ｅｍを算出
する。これは、図５の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示
すように、ＡＣ電源Ｖｉｎを倍電圧整流した後の最大値
Ｅｍとして、下式で算出する。(4) In case of double voltage rectification method: It will be explained with reference to FIG. In S15, the maximum input value Em is calculated. As shown in the operation waveform diagrams of FIGS. 5B and 5C, this is calculated by the following formula as the maximum value Em after the AC power source Vin is voltage-doubled and rectified.
【００３５】 最大値Ｅｍ’ ＝［｛Ｃ（Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ）2／２−Ｐ／（４ｆ）｝２／Ｃ］1/2 とし、 Ｅｍ＝Ｅｍ’＋Ｖｉｎ×１．４−Ｖｆ 式（１０） を算出する。The maximum value Em ′ = [{C (Vin × 1.4−Vf) 2 / 2−P / (4f)} 2 / C] 1/2, and Em = Em ′ + Vin × 1.4−Vf Formula (10) is calculated.
【００３６】Ｓ１６は、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出
する。これは、図５の（ｂ）、（ｃ）の動作波形図に示
すように、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出する。ここ
で、ＡＣリップル電圧Ｅｒｉは、専門家の知識を蓄積し
た下記の関数を用いて算出する。In step S16, the AC ripple voltage Eri is calculated. This calculates the AC ripple voltage Eri as shown in the operation waveform diagrams of FIGS. 5B and 5C. Here, the AC ripple voltage Eri is calculated using the following function that has accumulated the knowledge of the expert.
【００３７】 ｘ＝ｌｏｇ10（Ｗ×Ｅｍ2） ｉｆ x＜2.978 ｔｈｅｎ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-0.9497x+2.638)×０．０１ ｅｌｓｅ Ｅｒｉ＝Ｅｍ・１０(-x+2.778)×０．０１ 式（１１） ここで・Ｗ：リップル係数 （式（１）参照） ・Ｅｍ：式（１０）で算出した最大値 この式（１１）によれば、ｘ＝２．９７８で変曲点が発
生しているが、これは、実験データをつなぎ、熟練した
設計者である専門家の知識（経験値）と、実際の計算値
との誤差を少なくするように調整したものであって、Ａ
Ｃリップル電圧Ｅｒｉを算出する１具体例を示したもの
である。尚、ここでは、関数によって、リップル係数と
最大値ＥｍからＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出したが、
変換テーブル４に主な値を設定しておき、その間を内挿
して同様にＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するようにし
てもよい。X = log 10 (W × Em 2 ) if x <2.978 then Eri = Em · 10 (−0.9497x + 2.638) × 0.01 else Eri = Em · 10 (−x + 2.778) × 0.01 Formula (11) where: W: ripple coefficient (see Formula (1)) Em: maximum value calculated by Formula (10) According to Formula (11), an inflection point occurs at x = 2.978. However, this is the one that is adjusted by connecting the experimental data and reducing the error between the knowledge (experience value) of the expert who is a skilled designer and the actual calculation value.
3 shows one specific example of calculating a C ripple voltage Eri. Here, the AC ripple voltage Eri was calculated from the ripple coefficient and the maximum value Em by a function,
Main values may be set in the conversion table 4, and the values may be interpolated to similarly calculate the AC ripple voltage Eri.
【００３８】Ｓ１７は、入力の中心値（平均値）Ｅを算
出する。これは、下式によって算出する。 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 式（１２） Ｓ１８は、入力の最低値Ｅｒを算出する。これは、下式
によって算出する。In step S17, the input central value (average value) E is calculated. This is calculated by the following formula. Average value E = Em- (Eri / 2) [V] Formula (12) S18 calculates the minimum input value Er. This is calculated by the following formula.
【００３９】 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ 式（１３） 以上をまとめると、倍電圧整流方式の場合には、 最大値Ｅｍ＝式（１０）によって算出した値 ＡＣリップル電圧Ｅｒｉ＝式（１１）によって算出した
値 平均値Ｅ＝Ｅｍ−（Ｅｒｉ／２）［Ｖ］ 最低値Ｅｒ＝Ｅｍ−Ｅｒｉ［Ｖ］ が得られることとなる。このシミュレーション結果は、
ＡＣ入力を倍電圧整流したので、図５の（ｂ）、（ｃ）
に示すようにそれぞれの値が得られることが判明する
（図５を用いて後述する）。Minimum value Er = Em−Eri [V] Equation (13) In summary, in the case of the voltage doubler rectification method, maximum value Em = value calculated by Equation (10) AC ripple voltage Eri = Equation ( The value average value E = Em- (Eri / 2) [V] calculated by 11) is obtained, and the minimum value Er = Em-Eri [V] is obtained. This simulation result is
Since the AC input was rectified by double voltage, (b) and (c) of FIG.
It is found that the respective values can be obtained as shown in (see later using FIG. 5).
【００４０】尚、こここで、Ｅｍ、Ｅ、Ｅｒの意義につ
いて説明する。 Ｅｍ：ある入力電圧における瞬時値の最大値である。 スイッチング電源を負荷とした場合、最大入力時におけ
る、出力短絡などにおいて、磁気設計（トランスの磁束
密度）の最悪状態が発生するため、その評価に使用す
る。Here, the meanings of Em, E, and Er will be described. Em: The maximum value of the instantaneous value at a certain input voltage. When a switching power supply is used as a load, the worst case of magnetic design (transformer magnetic flux density) occurs due to output short-circuiting, etc. at maximum input, so this is used for evaluation.
【００４１】Ｅ：ある入力電圧における瞬時値の平均値
である。熱や損失に関する各パラメタ（各トランスの巻
線電流やコアの磁束密度など）は、この条件にて求めた
値を使用する。E: Average value of instantaneous values at a certain input voltage. For each parameter related to heat and loss (winding current of each transformer, magnetic flux density of core, etc.), use the values obtained under these conditions.
【００４２】Ｅｒ：ある入力電圧における瞬時値の最小
値である。スイッチング電源などにおいては、入力が何
［Ｖ］まで、出力を安定化できるかという（ＤＣレベル
での定電圧開始点）設計値を求めるのに使用する。入力
の瞬時停電に対し、どの位の時間、出力を安定に保てる
かを算出することや、入力電圧（ＡＣ電圧）を何［Ｖ］
から出力を安定化できるか（ＡＣレベルでの定電圧開始
電圧）の算出に使用する。Er: The minimum value of the instantaneous value at a certain input voltage. In a switching power supply or the like, it is used to find a design value of how much [V] the input can stabilize the output (constant voltage start point at DC level). Calculates how long and how long the output can be kept stable against the momentary power failure of the input, and what the input voltage (AC voltage) is [V]
It is used to calculate whether or not the output can be stabilized (constant voltage start voltage at AC level).
【００４３】次に、各整流方式の回路および動作波形図
について順次説明する。図３は、本発明の全波整流回路
の評価説明図を示す。図３の（ａ）は、全波整流回路の
例を示す。ここでは、ＡＣ入力電圧がＶｉｎ、周波数が
ｆであり、入力ラインのラインドロップ電圧がＶｆであ
るとする。Next, the circuit of each rectification method and the operation waveform diagram will be sequentially described. FIG. 3 shows an evaluation explanatory diagram of the full-wave rectifier circuit of the present invention. FIG. 3A shows an example of a full-wave rectifier circuit. Here, it is assumed that the AC input voltage is Vin, the frequency is f, and the line drop voltage of the input line is Vf.
【００４４】Ｄ１からＤ４は、全波整流用のダイオード
である。Ｃは、コンデンサであって、平滑用のコンデン
サである。定電力負荷は、本発明の全波整流、平滑回路
によって全波整流した後の電圧を印加する定電力負荷、
例えばスイッチング電源である。D1 to D4 are diodes for full-wave rectification. C is a capacitor for smoothing. The constant power load is a full-wave rectifier of the present invention, a constant power load that applies a voltage after full-wave rectification by a smoothing circuit,
For example, a switching power supply.
【００４５】図３の（ｂ）は、動作波形図を示す。ここ
で、 Ｅｍ：最大電圧であって、式（２）によって算出した値
である。 Ｅｒｉ：ＡＣリップル電圧であって、式（３）によって
算出した値である。FIG. 3B shows an operation waveform diagram. Here, Em is the maximum voltage and is a value calculated by the equation (2). Eri: AC ripple voltage, which is a value calculated by Equation (3).
【００４６】Ｅ：平均値であって、式（４）によって算
出した値である。 Ｅｒ：最低値であって、式（５）によって算出した値で
ある。図３の（ｃ）は、負荷時の動作波形図を示す。E: Average value, which is a value calculated by the equation (4). Er: The minimum value, which is the value calculated by the equation (5). FIG. 3C shows an operation waveform diagram under load.
【００４７】左側が負荷条件が定電力負荷のものであ
る。 ・Ｅｍ：最大電圧 ・Ｅ：中心値（平均値） ・Ｅｒ：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ：ＡＣリップル値 である。On the left side, the load condition is a constant power load. -Em: maximum voltage-E: center value (average value) -Er: minimum value (minimum value) -Eri: AC ripple value.
【００４８】右側が負荷条件が定抵抗のものである。 ・Ｅｍ’：最大電圧 ・Ｅ’：中心値（平均値） ・Ｅｒ’：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ’：ＡＣリップル値 である。On the right side, the load condition is constant resistance. -Em ': maximum voltage-E': center value (average value) -Er ': minimum value (minimum value) -Eri': AC ripple value.
【００４９】図４は、本発明の半波整流回路の評価説明
図を示す。図４の（ａ）は、半波整流回路の例を示す。
ここでは、ＡＣ入力電圧がＶｉｎ、周波数がｆであり、
入力ラインのラインドロップ電圧がＶｆであるとする。FIG. 4 shows an evaluation diagram of the half-wave rectifier circuit of the present invention. FIG. 4A shows an example of a half-wave rectifier circuit.
Here, the AC input voltage is Vin and the frequency is f,
It is assumed that the line drop voltage of the input line is Vf.
【００５０】Ｄは、半波整流用のダイオードである。Ｃ
は、コンデンサであって、平滑用のコンデンサである。
定電力負荷は、本発明の半波整流、平滑回路によって半
波整流した後の電圧を印加する定電力負荷、例えばスイ
ッチング電源である。D is a diode for half-wave rectification. C
Is a capacitor for smoothing.
The constant power load is a constant power load, such as a switching power supply, which applies a voltage after half-wave rectification by the half-wave rectification and smoothing circuit of the present invention.
【００５１】図４の（ｂ）は、動作波形図を示す。ここ
で、 Ｅｍ：最大電圧であって、式（６）によって算出した値
である。 Ｅｒｉ：ＡＣリップル電圧であって、式（７）によって
算出した値である。FIG. 4B shows an operation waveform diagram. Here, Em: maximum voltage, which is a value calculated by the equation (6). Eri: AC ripple voltage, which is a value calculated by Expression (7).
【００５２】Ｅ：平均値であって、式（８）によって算
出した値である。 Ｅｒ：最低値であって、式（９）によって算出した値で
ある。図４の（ｃ）は、負荷時の動作波形図を示す。E: Average value, which is a value calculated by the equation (8). Er: The minimum value, which is the value calculated by the equation (9). FIG. 4C shows an operation waveform diagram under load.
【００５３】左側が負荷条件が定電力負荷のものであ
る。 ・Ｅｍ：最大電圧 ・Ｅ：中心値（平均値） ・Ｅｒ：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ：ＡＣリップル値 である。The left side shows that the load condition is a constant power load. -Em: maximum voltage-E: center value (average value) -Er: minimum value (minimum value) -Eri: AC ripple value.
【００５４】右側が負荷条件が定抵抗のものである。 ・Ｅｍ’：最大電圧 ・Ｅ’：中心値（平均値） ・Ｅｒ’：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ’：ＡＣリップル値 である。On the right side, the load condition is constant resistance. -Em ': maximum voltage-E': center value (average value) -Er ': minimum value (minimum value) -Eri': AC ripple value.
【００５５】図５は、本発明の倍電圧整流回路の評価説
明図を示す。図５の（ａ）は、倍電圧整流回路の例を示
す。ここでは、ＡＣ入力電圧がＶｉｎ、周波数がｆであ
り、入力ラインのラインドロップ電圧がＶｆであるとす
る。FIG. 5 shows an evaluation diagram of the voltage doubler rectifier circuit of the present invention. FIG. 5A shows an example of the voltage doubler rectifier circuit. Here, it is assumed that the AC input voltage is Vin, the frequency is f, and the line drop voltage of the input line is Vf.
【００５６】Ｄ１、Ｄ２は、倍電圧（半波）整流用のダ
イオードである。Ｃは、コンデンサであって、平滑用の
コンデンサである。定電力負荷は、本発明の倍電圧整
流、平滑回路によって倍電圧整流した後の電圧を印加す
る定電力負荷、例えばスイッチング電源である。D1 and D2 are diodes for voltage doubler (half-wave) rectification. C is a capacitor for smoothing. The constant power load is a constant power load, such as a switching power supply, which applies the voltage after the voltage doubler rectification and smoothing circuit smoothing circuit of the present invention.
【００５７】図５の（ｂ）は、動作波形図を示す。ここ
で、Ｅｍ：最大電圧であって、式（１０）によって算出
した値である。 Ｅｒｉ：ＡＣリップル電圧であって、式（１１）によっ
て算出した値である（図示せず）。FIG. 5B shows an operation waveform diagram. Here, Em is the maximum voltage and is a value calculated by the equation (10). Eri: AC ripple voltage, which is a value calculated by equation (11) (not shown).
【００５８】Ｅ：平均値であって、式（１２）によって
算出した値である（図示せず）。 Ｅｒ：最低値であって、式（１３）によって算出した値
である。図５の（ｃ）は、負荷時の動作波形図を示す。E: Average value, which is a value calculated by the equation (12) (not shown). Er: The minimum value, which is the value calculated by the equation (13). FIG. 5C shows an operation waveform diagram under load.
【００５９】左側が負荷条件が定電力負荷のものであ
る。 ・Ｅｍ：最大電圧 ・Ｅ：中心値（平均値）（図示せず） ・Ｅｒ：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ：ＡＣリップル値（図示せず） である。On the left side, the load condition is a constant power load. -Em: Maximum voltage-E: Central value (average value) (not shown) -Er: Minimum value (minimum value) -Eri: AC ripple value (not shown).
【００６０】右側が負荷条件が定抵抗のものである。 ・Ｅｍ’：最大電圧 ・Ｅ’：中心値（平均値）（図示せず） ・Ｅｒ’：最小値（最低値） ・Ｅｒｉ’：ＡＣリップル値（図示せず）である。On the right side, the load condition is constant resistance. -Em ': maximum voltage-E': center value (average value) (not shown) -Er ': minimum value (minimum value) -Eri': AC ripple value (not shown).
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
専門家の知識を蓄積し、整流方式が選択されたことに対
応してこれら専門家の知識をもとにシュミレーションを
行って整流・平滑回路の評価結果を算出する構成を採用
しているため、評価結果を設計にフィードバックし、コ
ンピュータシステムを使用して設計段階で整流・平滑回
路の評価を行うことができる。これにより、 （１） 従来、漠然とした経験やカンに頼って設計、試
作していた整流、平滑回路について、設計段階でシミュ
レーションを行ってその評価結果を得て、設計にフィー
ドバックすることが可能となった。As described above, according to the present invention,
Since the expert's knowledge is accumulated and the rectification / smoothing circuit evaluation result is calculated by performing a simulation based on the expert's knowledge in response to the selection of the rectification method, The evaluation result can be fed back to the design, and the rectification / smoothing circuit can be evaluated at the design stage using a computer system. As a result, (1) It is possible to perform simulation at the design stage for the rectification and smoothing circuits that were conventionally designed and prototyped by relying on vague experience and cans, obtain the evaluation results, and feed them back to the design. became.
【００６２】（２） 設計段階でシミュレータに専門家
の知識を蓄積して関数や変換テーブルに設定しておき、
これをもとに整流、平滑回路のシミュレーションして評
価し、設計に不慣れな初歩的な設計者でも専門家による
評価結果をコンピュータシステムによって得て、これを
設計にフィードバックし、より適切な設計を短時間かつ
手間を少なくして行うことが可能となる。(2) Expert knowledge is accumulated in the simulator at the design stage and set in the function or conversion table.
Based on this, the rectification and smoothing circuit is simulated and evaluated, and even an inexperienced designer who is not familiar with the design can obtain the evaluation result by an expert with a computer system and feed it back to the design to obtain a more appropriate design. It becomes possible to carry out the process in a short time and with less labor.
【００６３】（３） 更に、整流、平滑回路のシミュレ
ーションを行って評価結果を得ることにより、従来の経
験やカンでは設計段階で確認の困難であった、出力保持
時間の算出や、ＡＣ電圧レベルでの定電圧開始点の算出
が可能となった。(3) Further, by simulating the rectifying and smoothing circuits and obtaining the evaluation results, it is difficult to confirm the output holding time and the AC voltage level, which were difficult to confirm at the design stage with conventional experience and cans. It became possible to calculate the constant voltage starting point at.
【図１】本発明の１実施例構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の動作説明フローチャートである。FIG. 2 is a flowchart explaining the operation of the present invention.
【図３】本発明の全波整流回路の評価説明図である。FIG. 3 is an evaluation explanatory diagram of a full-wave rectifier circuit of the present invention.
【図４】本発明の半波整流回路の評価説明図である。FIG. 4 is an evaluation explanatory diagram of a half-wave rectifier circuit of the present invention.
【図５】本発明の倍電圧整流回路の評価説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of evaluation of the voltage doubler rectifier circuit of the present invention.
１：電源回路シミュレータ ２：最大値算出部 ３：ＡＣリップル電圧算出部 ４：変換テーブル ５：平均値算出部 ６：最低値算出部 ７：制御部 ８：ディスプレイ ９：キーボード 1: Power supply circuit simulator 2: Maximum value calculation unit 3: AC ripple voltage calculation unit 4: Conversion table 5: Average value calculation unit 6: Minimum value calculation unit 7: Control unit 8: Display 9: Keyboard
Claims (2)
において、 回路の最大値Ｅｍを算出する最大値算出部（２）と、 回路のＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出するＡＣリップル
電圧算出部（３）と、 回路の平均値Ｅを算出する平均値算出部（５）と、 回路の最低値Ｅｒを算出する最低値算出部（６）とを備
え、 選択された整流方式の回路について、入力電圧Ｖｉｎお
よび回路に付与した定数をもとに上記最大値Ｅｍ、ＡＣ
リップル電圧Ｅｒｉ、平均値Ｅおよび最低値Ｅｒをそれ
ぞれ算出するように構成したことを特徴とする電源回路
シミュレータ。1. A simulator of a circuit for rectifying and smoothing a power supply, a maximum value calculating section (2) for calculating a maximum value Em of the circuit, and an AC ripple voltage calculating section (3) for calculating an AC ripple voltage Eri of the circuit. An average value calculation unit (5) for calculating the average value E of the circuit, and a minimum value calculation unit (6) for calculating the minimum value Er of the circuit. And the maximum values Em and AC based on the constants given to the circuit
A power supply circuit simulator configured to calculate a ripple voltage Eri, an average value E, and a minimum value Er, respectively.
算出された最大値Ｅｍおよびリップル係数Ｗ（＝２πｆ
Ｃ／Ｐ：ｆは周波数、Ｃは平滑用コンデンサ容量、Ｐは
出力電力）をもとにＡＣリップル電圧Ｅｒｉを算出する
ように構成したことを特徴とする請求項１記載の電源回
路シミュレータ。2. The AC ripple voltage calculation unit (3) calculates the maximum value Em and the ripple coefficient W (= 2πf).
The power supply circuit simulator according to claim 1, wherein the AC ripple voltage Eri is calculated based on C / P: f is a frequency, C is a smoothing capacitor capacity, and P is an output power.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17223892A JP2939680B2 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Power supply circuit simulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17223892A JP2939680B2 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Power supply circuit simulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0622449A true JPH0622449A (en) | 1994-01-28 |
| JP2939680B2 JP2939680B2 (en) | 1999-08-25 |
Family
ID=15938184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17223892A Expired - Fee Related JP2939680B2 (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Power supply circuit simulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939680B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104091066A (en) * | 2014-07-04 | 2014-10-08 | 山东大学 | Condition evaluation method for high-voltage circuit breaker |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17223892A patent/JP2939680B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104091066A (en) * | 2014-07-04 | 2014-10-08 | 山东大学 | Condition evaluation method for high-voltage circuit breaker |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2939680B2 (en) | 1999-08-25 |
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