KR100593899B1 - Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor - Google Patents
Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- KR100593899B1 KR100593899B1 KR1020040019325A KR20040019325A KR100593899B1 KR 100593899 B1 KR100593899 B1 KR 100593899B1 KR 1020040019325 A KR1020040019325 A KR 1020040019325A KR 20040019325 A KR20040019325 A KR 20040019325A KR 100593899 B1 KR100593899 B1 KR 100593899B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- capacitor
- equation
- high field
- circuit
- capacity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
- E05B1/00—Knobs or handles for wings; Knobs, handles, or press buttons for locks or latches on wings
- E05B1/0007—Knobs
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
- E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
- E05B3/00—Fastening knobs or handles to lock or latch parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
본 발명은 고전계에서 나타나는 콘덴서의 전압과 용량의 비선형 특성을 표현할 수 있는 등가회로에 관한 것이다. 본 발명은, 소정 용량을 갖는 콘덴서의 고전계 비선형 특성을 표현하는 등가회로에 있어서, 서로 직렬연결 되며 상기 콘덴서의 두 배의 용량을 갖는 두 개의 이상적인(ideal) 콘덴서; 및 상기 두 개의 이상적인 콘덴서 사이에 직렬연결 되는 종속전원;을 포함하는 고전계 비선형 특성을 표현하는 콘덴서의 등가회로를 제공한다. 본 발명에 따르면, 회로 설계 단계에서부터 콘덴서의 비선형 특성을 고려할 수 있으므로 실제 회로 제작 이후 비선형 특성에 따른 별도의 추가적인 튜닝 공정을 생략함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있으며 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an equivalent circuit capable of expressing nonlinear characteristics of voltage and capacitance of a capacitor appearing in a high field. According to an aspect of the present invention, there is provided an equivalent circuit expressing a high field nonlinear characteristic of a capacitor having a predetermined capacity, comprising: two ideal capacitors connected in series with each other and having twice the capacity of the capacitor; And a dependent power supply connected in series between the two ideal capacitors. According to the present invention, since the nonlinear characteristics of the capacitor can be taken into account from the circuit design stage, by eliminating an additional tuning process according to the nonlinear characteristics after the actual circuit fabrication, productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced. .
유전체 적층형 콘덴서, MLCC, 등가회로, 종속전원, 회로설계, 시뮬레이션Dielectric Stacked Capacitors, MLCCs, Equivalent Circuits, Dependent Power Supplies, Circuit Design, Simulation
Description
도 1은 콘덴서의 이상적인 전압-전하량 관계 그래프이다.1 is an ideal voltage-charge relationship graph of a capacitor.
도 2는 본 발명에 따른 고전계 비선형 특성을 표현하는 콘덴서의 등가회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a capacitor expressing a high field nonlinear characteristic according to the present invention.
도 3은 고전계 비선형 특성을 측정하기 위한 실험장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of an experimental apparatus for measuring a high field nonlinear characteristic.
도 4a 및 도 4b는 실제 측정된 콘덴서의 비선형 특성과 본 발명에 따른 등가회로에 의해 시뮬레이션된 특성을 비교하는 전압-전하량 관계 그래프이다.4A and 4B are graphs of a voltage-charge relationship comparing a non-linear characteristic of an actually measured capacitor and a characteristic simulated by an equivalent circuit according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 콘덴서 2 : 주파수 응답 분석기1: condenser 2: frequency response analyzer
3 : 오실로스코프 4 : 전력증폭기3: oscilloscope 4: power amplifier
5 : 전류 프로브 6 : 컴퓨터5: current probe 6: computer
10 : 콘덴서 등가회로 11, 12 : 이상적인(ideal) 콘덴서10: capacitor
13 : 종속전원(Vc) 13: subordinate power supply (V c )
본 발명은 고전계에서 나타나는 전압과 용량의 비선형 특성을 표현할 수 있는 콘덴서의 고전계 비선형 특성 해석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전계에서 나타나는 콘덴서의 전압과 용량간의 비선형 특성을 두 개의 이상적인 콘덴서와 그 사이에 직렬로 연결된 종속전원을 포함하는 등가회로로 표현함으로써 회로설계의 정확도를 향상할 수 있는 콘덴서의 고전계 비선형 특성 해석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high field nonlinear characteristic analysis method of a capacitor capable of expressing nonlinear characteristics of a voltage and a capacitance in a high field. The present invention relates to a high-frequency nonlinear characteristic analysis method of a capacitor which can improve the accuracy of a circuit design by representing an equivalent circuit including a subordinate power supply connected in series.
일반적으로, 유전체 적층형 콘덴서(Multilayer Ceramic Chip Capacitor : MLCC)는 표면실장소자(Surface Mounting Device) 부품의 가장 대표적인 것으로 전자기기에서 커플링(coupling), 신호우회(by-pass), 시정수회로(time-constant circuit) 형성 등의 기능을 담당하는 중요한 수동소자로서 칩 저항기와 함께 각종 전자기기의 기본회로 부품을 구성하는 유전체 소자이다. 상기 유전체 적층형 콘덴서는 전자식 튜너, 캠코더, HDTV, LCD TV, 노트북, PC 등의 기본 회로 부품으로의 사용에서부터 최근에는 이동 통신기기 등에까지 수요처가 확대되고 있다. 특히, 상기 유전체 적층형 콘덴서의 구조는, 두께가 수 ㎛에서 수십 ㎛인 유전체층과 수 ㎛의 내부 전극측이 서로 교차되어 적층되어 있어 소형구조로 대용량의 특성을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. 따라서, 그 수요가 급속도로 증가하고 있으며, 종래의 탄탈 및 전해 콘덴서를 대체하고 있는 실정이다.In general, multilayer ceramic chip capacitors (MLCCs) are the most representative of Surface Mounting Device components, such as coupling, signal bypass, and time constant circuits in electronic devices. It is an important passive device that plays the role of forming a constant circuit, and it is a dielectric device that forms the basic circuit components of various electronic devices together with chip resistors. The dielectric multilayer capacitors are being used in basic circuit components such as electronic tuners, camcorders, HDTVs, LCD TVs, notebook computers, PCs, and the like. In particular, the structure of the dielectric multilayer capacitor has the advantage that the dielectric layer having a thickness of several micrometers to several tens of micrometers and the internal electrode side of several micrometers are laminated to each other to obtain a large capacity characteristic with a small structure. Therefore, the demand is rapidly increasing, replacing the conventional tantalum and electrolytic capacitors.
일반적으로 이상적인(ideal) 콘덴서에서 전압, 용량 및 전하량은 하기의 식 1과 같은 관계를 갖는다.In general, in an ideal capacitor, voltage, capacity, and charge amount have a relationship as in Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
(Q : 전하량, C : 용량, V : 전압) (Q: charge amount, C: capacity, V: voltage)
따라서, 이상적인 콘덴서에서는 그 용량이 일정하게 고정되어 있으므로 전압과 전하량의 관계는 도 1에 도시된 것과 같은 선형의 특성을 갖는 그래프로 나타난다. Therefore, in the ideal capacitor, since its capacity is fixed constantly, the relationship between the voltage and the amount of charge is represented by a graph having a linear characteristic as shown in FIG.
그러나, 실제 유전체 적층형 콘덴서의 경우에는, 전압이 높아질수록, 다시 말하면, 고전계로 갈수록 도 1에 도시된 것과 같은 선형적인 특성이 나타나지 않는다. 실제 콘덴서는 고전계로 갈수록 전하량의 증가량이 감소하게 된다. 이는 고전계에 따른 분극현상이 발생하기 때문에, 고전계로 갈수록 유전체 적층형 콘덴서의 용량이 감소하는데 기인한 것이다. However, in the case of an actual dielectric stacked capacitor, the linear characteristics as shown in FIG. 1 do not appear as the voltage increases, that is, toward the high field. In fact, the capacitor increases as the charge increases. This is due to the decrease in capacitance of the dielectric multilayer capacitor as the high electric field is generated.
특히, 전자 기기 등의 회로를 설계하는 경우, 일반적으로 회로 설계 소프트웨어(예를 들어, SPICE)에서 제공하는 이상적인 콘덴서(상기 식 1의 특성을 갖는 콘덴서)를 사용하여 회로를 설계하게 되므로, 상기와 같은 실제 콘덴서의 고전계 비선형 특성이 회로 설계에 반영되지 않는다. 이로 인해, 회로 설계 소프트웨어에서 설계된 회로와 실제 제작된 회로의 특성이 일치하지 않으며, 이를 수정하기 위해 추가적으로 콘덴서의 비선형 특성에 따른 별도의 튜닝을 실시해야 한다.In particular, when designing a circuit such as an electronic device, the circuit is generally designed using an ideal capacitor (a capacitor having the characteristics of Equation 1) provided by circuit design software (for example, SPICE). The high field nonlinear nature of the same real capacitor is not reflected in the circuit design. Because of this, the circuits designed in the circuit design software do not match the characteristics of the actual fabricated circuits. To correct this, additional tuning according to the nonlinear characteristics of the capacitors is required.
이와 같이, 회로 설계와 실제 회로와의 특성이 일치하지 않으므로, 회로의 설계 단계에서 이루어지는 시뮬레이션과는 별도로, 회로 제작 이후 추가적으로 실시해야 하는 튜닝으로 인해, 제품 생산 공정이 추가되어야 하고 생산성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.In this way, the circuit design does not match the characteristics of the actual circuit, and apart from the simulation performed at the design stage of the circuit, the additional tuning after the circuit is manufactured requires additional product production processes and lowers productivity. This will occur.
따라서, 당 기술분야에서는 회로 설계시 시뮬레이션 소프트웨어 등에서 사용할 수 있도록, 고전계에서 비선형 특성을 갖는 실제 콘덴서를 표현할 수 있는 유전체 적층형 콘덴서의 등가회로가 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is an urgent need in the art for equivalent circuits of dielectric multilayer capacitors capable of representing real capacitors having nonlinear characteristics in high electric fields so that they can be used in simulation software and the like in circuit design.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전자 기기 등의 회로 설계시, 실제 콘덴서가 갖는 고전계에서의 전압과 전하량의 비선형 특성을 표현함으로써 별도의 튜닝 공정을 제거할 수 있는 콘덴서의 고전계 비선형 특성 해석방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and when designing a circuit of an electronic device, a high-capacity capacitor of a capacitor capable of eliminating a separate tuning process by expressing a nonlinear characteristic of a voltage and a charge amount in a high electric field of an actual capacitor The purpose is to provide a method for analyzing nonlinear characteristics.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은,
소정 용량을 갖는 콘덴서의 고전계 비선형 특성을 해석하는 해석방법에 있어서,
상기 콘덴서 용량의 두 배의 용량을 갖는 두 개의 이상적인(ideal) 캐패시터를 설정하는 단계; 및
상기 두 개의 이상적인 캐패시터 사이에 직렬연결 되는 종속전원을 설정하는 단계를 포함하여,In order to achieve the above technical problem, the present invention,
In the analysis method for analyzing a high field nonlinear characteristic of a capacitor having a predetermined capacitance,
Setting two ideal capacitors having a capacity twice the capacitor capacity; And
Setting up a slave power supply connected in series between the two ideal capacitors,
상기 콘덴서를 상기 두 개의 이상적인 캐패시터와 그 사이에 직렬연결된 종속전원으로 이루어진 등가회로로 해석하는 것을 특징으로 하는 콘덴서의 고전계 비선형 특성 해석방법을 제공한다.It provides a high field nonlinear characteristic analysis method of a capacitor, characterized in that the capacitor is interpreted as an equivalent circuit composed of the two ideal capacitors and the cascade power supply connected in series therebetween.
삭제delete
삭제delete
상기 콘덴서의 비선형 특성은, 상기 식 1에서 콘덴서 양단에 인가되는 전압값(V)의 다항식으로 표현될 수 있다. 본 발명에서 상기 콘덴서의 고전계 비선형 특성은, 하기 식 2와 같이 표현될 수 있다.The nonlinear characteristic of the capacitor may be expressed as a polynomial of the voltage value V applied across the capacitor in Equation 1. In the present invention, the high field nonlinear characteristics of the capacitor may be expressed as in
[식 2][Equation 2]
상기 식 2에서 Q는 콘덴서에 저장되는 전하량이며, V1 및 V2는 콘덴서 양단의 전압이다. 즉 V1-V2는 식 1의 V와 같다. 그리고, α1 내지 α4는 각 항의 용량이 된다. α1 내지 α4의 값은 콘덴서의 비선형 특성을 측정하여 전하량 및 전압값을 식 2에 대입하여 구할 수 있다.In
또한, 상기 식 2로부터, 상기 종속전원의 전압값(Vc)을 산출해 낸다. 상기 종속전원의 전압값은, 하기 식 3과 같이 표현된다.In addition, the voltage value V c of the slave power source is calculated from the
[식 3][Equation 3]
상기 식 3에서, Vc는 종속전원의 전압값이며, Cm은 등가회로로 표현하고자 하는 비선형 특성을 갖는 실제 콘덴서의 용량값이다.In
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 콘덴서의 고전계 비선형 특성 해석방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail the high electric field nonlinear characteristic analysis method of the capacitor according to the present invention.
본 발명의 발명자는 연구 및 실험을 통해, 도 2에 도시된 것과 같이, 콘덴서의 비선형 특성을 표현하기 위해서는 직렬로 연결된 두 개의 이상적인(ideal) 콘덴서(11, 12)와, 그 사이에 직렬로 연결된 종속전원(13)으로 이루어진 등가회로(10)를 이용하여 콘덴서를 표현하는 것이 바람직하다는 결론을 도출하였다. 상기 콘덴서는 고전계에서 비선형적인 특성, 즉 고전계로 갈수록 용량이 감소하는 유전체 적층형 콘덴서(Multilayer Ceramic Chip Capacitor : MLCC)이다. 이하의 설명에서 콘덴서라는 표현은 주로 유전체 적층형 콘덴서를 나타내는 것으로 한다.The inventors of the present invention, through the research and experiment, as shown in Fig. 2, in order to express the nonlinear characteristics of the capacitor, two
상기 두 개의 이상적인 콘덴서(11, 12)는 서로 직렬연결 되므로, 그 값은 원래의 콘덴서 용량의 두 배이어야 한다. 즉, 등가회로로 표현하고자 하는 원래 콘덴서의 값이 4.7㎌이라면, 상기 이상적인 콘덴서(11, 12) 각각의 용량은 9.4㎌이다.Since the two
이어, 상기 종속전원(13)의 전압값을 결정하기 위해 다음과 같은 방법을 이용하였다.Subsequently, the following method was used to determine the voltage value of the
앞서 설명하였듯이, 일반적으로 이상적인(ideal) 콘덴서에서 전압과 전하량의 관계는 하기 식 1로 표현될 수 있다.As described above, in general, the relationship between the voltage and the amount of charge in an ideal capacitor can be expressed by Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
상기 식 1에서 C는 콘덴서의 용량값이고, V는 콘덴서 양단의 전위차이며, Q는 콘덴서에 저장되는 전하량이다.In Equation 1, C is a capacitance value of the capacitor, V is a potential difference across the capacitor, and Q is an amount of charge stored in the capacitor.
그러나, 상기 식 1은 이상적인 콘덴서에 적용될 수 있는 식이며, 실제 고전계에서 비선형 특성을 나타내지 않는다. 따라서, 전자기기 등의 회로설계시, 시뮬레이션 소프트웨어 등에서 상기 식 1이 적용된 콘덴서로 회로설계를 하게 되는 경우, 고전계로 갈수록 비선형 특성으로 인해 설계된 회로와 실제 회로 간의 특성에 오차가 발생하게 된다. 따라서, 회로설계 단계에서 시뮬레이션에 적용할 수 있는 비선형 특성을 갖는 콘덴서의 등가회로가 필요하다.However, Equation 1 is a formula that can be applied to an ideal capacitor, and does not exhibit nonlinear characteristics in actual high electric field. Therefore, when designing a circuit of an electronic device or the like, when designing a circuit with a capacitor to which Equation 1 is applied in a simulation software or the like, an error occurs in the characteristic between the designed circuit and the actual circuit due to the nonlinear characteristic toward the high electric field. Therefore, an equivalent circuit of a capacitor having a nonlinear characteristic that can be applied to the simulation in the circuit design stage is needed.
본 발명의 발명자는, 도 2에 나타난 것과 같은 콘덴서의 등가회로(10)에서 종속전원(13)의 전압값을 찾아내기 위해 콘덴서의 비선형적인 특성을 나타내는 하기 식 2를 제시한다.The inventors of the present invention present
[식 2][Equation 2]
상기 식 2는 콘덴서에서 전압과 전하량 사이의 비선형적인 특성을 표현하기 위한 식이다. Q는 전하량이며, V1 및 V2는 콘덴서 양단(31, 32)의 전위이다. 즉, V1-V2는 식 1에서 V에 해당한다. 각 항의 계수인 α1 내지 α4는 각 항의 용량에 해당한다. 식 2는 콘덴서의 비선형 특성을 나타내기 위해 V1-V2의 4차식으로 전하량을 표현하였으나, 보다 고차식으로 표현될수록 보다 정확한 비선형특성을 나타낼 수 있을 것이다. 그러나, V1-V2의 5차항 이상의 경우, 각 항의 계수인 각 항의 용량값이 매우 작게 나타나므로 무시하고, 식 2와 같이 V1-V2의 4차식으로 나타내는 것이 가장 바람직하다.
상기 식 2를 만족시키는 α1 내지 α4의 값을 구하기 위해 도 3과 같이 실험 장비를 구성하였다. 본 실험에는 비선형 특성을 측정하기 위한 콘덴서(1), 소정의 주파수와 크기를 갖는 전압(혹은 전류)을 인가 및 입력하여 분석하는 주파수 응답 분석기(2), 오실로스코프(3), 전력 증폭기(4) 전류를 전압으로 전환하는 전류 프로브(5) 및 컴퓨터(6) 등으로 구성된 실험 장치를 사용하였다.Experimental equipment was configured as shown in FIG. 3 to obtain values of α 1 to α 4
먼저, 주파수 응답 분석기(2) 내의 전원(2g)에서 생성된 전류가 파워앰프(4)를 거쳐 증폭되어 콘덴서(1)를 통과하고, 콘덴서(1)를 통과한 전류는 전류 프로브(5)에서 전압값으로 변환되어 주파수 응답 분석기(2) 및 오실로스코프(3)에 입력된다. 이와 같이 측정된 전압값은 주파수 응답 분석기(1)를 통해 전압과 전하량 사이의 관계가 측정되고 그 관계가 컴퓨터(6) 상에 나타난다. 상기 주파수 응답 분석기(2)와 오실로스코프(3)는 범용 인터페이스 버스(General-Purpose Interface Bus : GPIB)를 이용하여 상기 컴퓨터(6)에 연결된다.First, the current generated by the
도 4a 및 도 4b에서 사각형으로 표시된 곡선이 상기 실험 장치를 통해 측정된 콘덴서(1)의 비선형 특성을 나타낸다. 도 4a는 4.7㎌ 콘덴서의 특성 곡선이고, 도 4b는 1.0㎌ 콘덴서의 특성 곡선이다. 도 4a 및 도 4b에 나타나듯이 콘덴서는 고전계로 갈수록 전하량의 증가폭이 감소하는 비선형적인 특성이 나타난다. 상기 곡선 상의 임의의 네 점에 해당하는 전압-전하량 값을 상기 식 2에 입력하면, 각 항의 용량인 α1 내지 α4의 값을 구할 수 있다.The curves indicated by squares in FIGS. 4A and 4B show the nonlinear characteristics of the capacitor 1 measured through the experimental apparatus. 4A is a characteristic curve of a 4.7 kV capacitor, and FIG. 4B is a characteristic curve of a 1.0 kV capacitor. As shown in FIGS. 4A and 4B, the capacitor exhibits a nonlinear characteristic in which an increase in charge amount decreases toward a high electric field. If the voltage-charge amount corresponding to any of the four points on the curve is input into
이어, 상기 식 2의 양변을 해당 콘덴서의 용량값(Cm)으로 나누어, 도 2에 도시된 등가회로의 종속전원(13)의 전압값(Vc)을 하기 식 3과 같이 도출하였다.Subsequently, both sides of
[식 3][Equation 3]
상기 식 3에서, Vc는 종속전원의 전압값이며, Cm은 해당 콘덴서의 용량값이다. 그리고, 우변의 마지막항인 -(V1-V2)는 콘덴서의 비선형적인 특성을 표현하기 위한 것이다. 따라서, 식 3과 같이 콘덴서의 비선형 특성을 표현하기 위해 사용되는 등가회로의 종속전원은 콘덴서 양단의 전위차에 의해 제어된다.In
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 실험 장치를 통해 실제 측정된 콘덴서의 비선형 특성과 본 발명에 따른 등가회로에 의해 시뮬레이션된 콘덴서의 특성을 비교하는 전압-전하량 관계 그래프이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 시뮬레이션 결과는 B2SPICE(Beige Bag 소프트웨어 주식회사)를 사용하였다.4A and 4B are graphs of a voltage-charge relationship comparing the nonlinear characteristics of the capacitor actually measured by the experimental apparatus shown in FIG. 3 with the characteristics of the capacitor simulated by the equivalent circuit according to the present invention. The simulation results shown in FIGS. 4A and 4B used B 2 SPICE (Beige Bag Software Co., Ltd.).
도 4a는 4.7㎌의 콘덴서를 사용하여 실측값과 본 발명의 등가회로를 이용한 시뮬레이션 값을 비교한 것이다. 4.7㎌의 콘덴서의 경우, 상기 식 2로 나타나는 비선형 특성은 Q=5×10-6V-8×10-19V2-2×10-8V3+3×10
-20V4(V는 콘덴서 양단의 전위차)이었다. 이 식을 이용하여 식 3과 같이 등가회로에 사용되는 종속전원의 전압값을 구 하면, Vc=1.1V-1.7×10-13V2-4×10-3V3+6×10-15V
4-V(V는 콘덴서 양단의 전위차)이다. 시뮬레이션 소프트웨어에서 4.7㎌의 이상적인 콘덴서 대신 직렬연결된 9.4㎌의 용량을 갖는 이상적인 콘덴서 두 개와 그 사이에 연결된 Vc=1.1V-1.7×10-13V2-4×10
-3V3+6×10-15V4-V(V는 콘덴서 양단의 전위차)의 전압값을 갖는 종속전원으로 구성된 등가회로를 대입하여 전하량-전압 특성을 시뮬레이션한 결과가 도 4a에서 복수개의 원으로 표시된 곡선으로 나타내었다. 도 4a에 도시된 것과 같이 실험장비를 통해 실측한 4.7㎌의 콘덴서의 특성곡선(사각형으로 표시된 특성곡선)과, 상기와 같이 구성된 등가회로를 통해 시뮬레이션된 콘덴서의 특성곡선(원으로 표시된 특성곡선)은 거의 일치함을 알 수 있다.4A shows a comparison between the measured value and the simulation value using the equivalent circuit of the present invention using a 4.7 kV capacitor. For a 4.7 kV capacitor, the nonlinear characteristics represented by
도 4b는 1.0㎌의 콘덴서를 이용하여 실측값과 본 발명의 등가회로를 이용한 시뮬레이션 값을 비교한 것이다. 1.0㎌의 콘덴서의 경우, 상기 식 2로 나타나는 비선형 특성은 Q=1×10-6V+5×10-19V2-5×10-10V3-2×10
-21V4(V는 콘덴서 양단의 전위차)이었다. 이 식을 이용하여 식 3과 같이 등가회로에 사용되는 종속전원의 전압값을 구하면, Vc=V+5×10-13V2-5×10-4V3-2×10-15V4
-V(V는 콘덴서 양단의 전위차)이다. 시뮬레이션 소프트웨어에서 1.0㎌의 이상적인 콘덴서 대신 직렬연결된 2.0㎌의 용량을 갖는 이상적인 콘덴서 두 개와 그 사이에 연결된 Vc=V+5×10-13V2-5×10-4V
3-2×10- 15V4-V(V는 콘덴서 양단의 전위차)의 전압값을 갖는 종속전원으로 구성된 등가회로를 대입하여 전하량-전압 특성을 시뮬레이션한 결과가 도 4b에서 복수개의 원으로 표시된 곡선으로 나타내었다. 도 4b에 도시된 것과 같이 실험장비를 통해 실측한 1.0㎌의 콘덴서의 특성곡선(사각형으로 표시된 곡선)과, 상기와 같이 구성된 등가회로를 통해 시뮬레이션된 콘덴서의 특성곡선(원으로 표시된 특성곡선) 또한 거의 일치함을 알 수 있다.4B compares the measured value and the simulation value using the equivalent circuit of the present invention using a 1.0 kV capacitor. In the case of a 1.0 kV capacitor, the nonlinear characteristic represented by
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 콘덴서의 등가회로를 사용하면, 고전계에서 나타나는 유전체 적층형 콘덴서(MLCC)의 비선형 특성을 정확하게 표현할 수 있으므로, 실제 회로에서 동작하는 콘덴서의 특성과 동일한 특성을 갖는 콘덴서의 시뮬레이션이 가능하게 된다. 따라서, 회로 설계 단계에서부터 콘덴서의 비선형 특성을 고려할 수 있으므로 실제 회로 제작 이후 비선형 특성에 따른 별도의 추가적인 튜닝 공정이 불필요하게 된다.As described above, when the equivalent circuit of the capacitor according to the present invention is used, the nonlinear characteristics of the dielectric multilayer capacitor (MLCC) exhibited in the high field can be accurately represented, and thus have the same characteristics as those of the capacitor operating in the actual circuit. Simulation of the capacitors becomes possible. Therefore, since the nonlinear characteristics of the capacitor can be considered from the circuit design stage, an additional tuning process according to the nonlinear characteristics is unnecessary after the actual circuit fabrication.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고전계에서 나타나는 유전체 적층형 콘덴서(MLCC)의 비선형 특성을 정확하게 표현할 수 있으므로, 회로 설계 단계에서 실제 회로에서 동작하는 콘덴서의 특성과 동일한 특성을 갖는 콘덴서의 시뮬레이션이 가능하게 되는 효과가 있다. 또한, 회로 설계 단계에서부터 콘덴서의 비선형 특성 을 고려할 수 있으므로 실제 회로 제작 이후 비선형 특성에 따른 별도의 추가적인 튜닝 공정을 생략함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있으며 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to accurately represent the non-linear characteristics of the dielectric multilayer capacitor (MLCC) appearing in the high field, it is possible to simulate the capacitor having the same characteristics as the characteristics of the capacitor operating in the actual circuit in the circuit design stage It is effective. In addition, since the nonlinear characteristics of the capacitor can be taken into account from the circuit design stage, the additional circuit tuning process according to the nonlinear characteristics can be omitted after the actual circuit fabrication, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040019325A KR100593899B1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040019325A KR100593899B1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050094173A KR20050094173A (en) | 2005-09-27 |
KR100593899B1 true KR100593899B1 (en) | 2006-06-28 |
Family
ID=37275051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040019325A KR100593899B1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100593899B1 (en) |
-
2004
- 2004-03-22 KR KR1020040019325A patent/KR100593899B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050094173A (en) | 2005-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10521533B2 (en) | Inductor simulation method and inductor nonlinear equivalent circuit model | |
US10650180B2 (en) | Capacitor simulation method and capacitor nonlinear equivalent circuit model | |
US8718987B2 (en) | Circuit simulation model of capacitor, constructing method of simulation model, method of circuit simulation, circuit simulator | |
US20140300374A1 (en) | Method and apparatus for measurement of a dc voltage | |
US9563728B2 (en) | Equivalent circuit model, program, and recording medium | |
Yuce et al. | Commercially available active device based grounded inductor simulator and universal filter with improved low frequency performances | |
Kuenen et al. | Measurement of dielectric absorption of capacitors and analysis of its effects on VCOs | |
EP2835749B1 (en) | Method for deriving capacitor equivalent circuit model | |
Wintle et al. | Edge corrections for strip and disc capacitors | |
Wan et al. | Design and experimentation of inductorless low-pass NGD integrated circuit in 180-nm CMOS technology | |
Elg et al. | Optimization of the design of a wideband 1000 kV resistive reference divider | |
KR100593899B1 (en) | Analysis method of high field nonlinear characteristics of capacitor | |
Shim et al. | A general nonlinear Mason model and its application to piezoelectric resonators | |
US20060217948A1 (en) | Component for a simulation tool | |
CN102243264A (en) | Measurement device with an electric voltage divider | |
CN103063949A (en) | Capacitor mismatch detection circuit and method | |
CN111209654A (en) | PDN frequency impedance test system and method | |
Horng et al. | Three-input-one-output current-mode universal biquadratic filter using one differential difference current conveyor | |
Unuk et al. | DVCC+ based immittance function simulators including grounded passive elements only | |
Constantinescu et al. | Behavioral circuit models of power BAW resonators and filters | |
Lee et al. | Finite element analysis of multi-layer ceramic capacitors improved self-heating for high reliability | |
Liang et al. | Small-signal fractional-order model of PN junction long-base diode | |
Fischer et al. | Mutual inductance of capacitor low-pass filters | |
CN108845176A (en) | It is a kind of meter and stray capacitance Resistive Voltage Transformer voltage's distribiuting calculation method | |
Kuo et al. | Modeling of capacitors and nonlinear inductors using piecewise curve fitting technique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130403 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140325 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170102 Year of fee payment: 12 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |