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2022.01.12 시뮬레이션

ROHM Solution Simulator 사용 예 2

ROHM Solution Simulator란?

강압 스위칭 레귤레이터의 주파수 특성 시뮬레이션에 이어, 2편으로 과도 응답 특성 파형의 시뮬레이션 예에 대해 설명하겠습니다. 본 예는 로옴에서 제공하는 Solution Circuit을 변경하여 사용하는 예입니다. 조작 방법 등을 빠르게 확인하고자 하는 경우에는 「Hands-on User’s Manual (PDF)」을 참조하여 주십시오.

ROHM Solution Simulator 사용 예
2 : 강압 스위칭 레귤레이터 과도 응답 특성 파형에 대한 시뮬레이션

「1편」과 마찬가지로 ROHM Solution Simulator 페이지에 접속하고, 「ICs Solution Circuit」의 「Switching Regulators」를 클릭한 후, 그림 1과 같이 「BD90640EFJ」 항목에서 「Time Domain」의 「Simulation」 버튼을 클릭합니다.

그림 1. 「BD90640EFJ」 항목에서 「Time Domain」의 「Simulation」 버튼

그러면 「1편」과 마찬가지로 시뮬레이션 회로가 표시되고, 회로도 중앙에 위치한 Run 마크 ()를 클릭하면 시뮬레이션 화면이 됩니다. (그림 2)

그림 2. 「BD90640EFJ」의 「Time Domain」 시뮬레이션 화면

이 시뮬레이션 회로는 기본적으로 「1편」과 동일하며, 입력전압 투입 시의 스위칭 노드 전압과 출력전압 기동 파형을 모니터링하는 시뮬레이션입니다. 이 회로를 하기와 같이 조금 수정하여 부하 과도 응답에 대한 시뮬레이션을 실행하고, 출력전류와 출력전압 파형을 확인합니다.

  • 1) 과도 부하를 인가하기 위해, 펄스 전류원 (Current Source – Pulsed) 부품을 출력 노드에 추가하여, 펄스 전류원의 조건을 설정한다.
  • 2) 부하 전류를 모니터링하기 위해 전류 모니터 (Current Monitor) 부품을 출력 노드에 추가한다.
  • 3) 부하 저항 Rload를 본 시뮬레이션에 맞추어 변경한다.
  • 4) 시뮬레이션 시간을 본 시뮬레이션에 맞추어 변경한다.

이 때 로옴에서 제공하는 Solution Circuit에 부품을 추가하거나 회로 변경을 해야하지만, ROHM Solution Simulator 상에서는 부품 정수의 파라미터 변경만 가능합니다. 따라서, 이러한 수정을 위해서는, ROHM Solution Simulator의 플랫폼인 「SystemVision® Cloud」로 이동해야 합니다. 그림 2의 시뮬레이션 화면 오른쪽 아래의 적색 원으로 표시한 「Edit in PartQuest Explore」의 버튼을 클릭하면, 그림 3과 같은 화면이 표시됩니다. 왼쪽 사이드 메뉴에 부품 선택지가 나타나므로, 필요한 항목을 선택하고 화면상에 전개하여 회로도를 수정합니다.

그림 3. ROHM Solution Simulator의 플랫폼인 「SystemVision® Cloud」로 이동한 화면

그럼, 이번 시뮬레이션 예에서 필요한 1) ~ 4)의 수정 작업을 실시해 보겠습니다. 상세 내용에 대해서는 별도로 설명할 예정이므로, 우선, 예와 같이 실행해 보시기 바랍니다.
그림 3에서는 펄스 전류원 (Current Source – Pulsed)과 전류 모니터 (Current Monitor)의 부품을 왼쪽 사이드 메뉴에서 회로도로 드래그하여 추가하였습니다. 이러한 부품은 왼쪽 사이드 메뉴의 SystemVision>Analog Electronics에서 확인할 수 있습니다.

그림 4는 펄스 전류원이 부하가 되도록 결선하고, 전류 모니터를 출력 라인에 삽입하여, 청색 프로브를 출력전압 모니터용으로 접속하고, 적색 출력전류 (전류 모니터 부품)에 접속한 회로도입니다. 하기 1)~4) 항목을 참조하여, 회로를 변경해 보십시오.

그림 4. 출력 과도 응답 시뮬레이션용으로 수정한 시뮬레이션 회로 예

1) 펄스 전류원을 회로에 추가합니다. 전류를 싱크할 필요가 있으므로 전류의 방향을 나타내는 화살표가 아래쪽을 「↓」 향하도록 상하반전시킵니다. 컴포넌트를 클릭하면 반전 · 회전 기능의 아이콘이 나타납니다. 커서를 기존 배선에 가져가면 커서가 「+」로 바뀌고 왼쪽 버튼을 클릭한 상태로 커서를 이동하면 배선 추가가 가능합니다. 추가 후, 펄스 전류원을 더블 클릭하여, 그림 5와 같이 조건을 설정합니다. 수치의 m은 밀리, u는 마이크로의 의미입니다.

2) 전류 모니터는 삽입 위치에 드래그하면 삽입됩니다. 아이콘의 화살표가 왼쪽 「←」을 향하도록 좌우반전시킵니다. 적색 프로브를 전류 모니터에 드래그하여 작은 윈도우가 표시되면, 가장 위쪽의 「i」를 선택합니다 (그림 6).

3) Rload의 값을 그림 7과 같이 변경합니다.

4) 시뮬레이션 시간을 변경하기 위해 화면 상부의 Run 버튼 의 왼쪽에 있는 설정 버튼을 클릭하여, 그림 8과 같이 설정합니다.

그림 5. 펄스 전류원의 추가와 설정

그림 6. 전류 모니터의 삽입과 설정

그림 7. Rload의 저항치 변경

그림 8. 시뮬레이션 설정 변경

그림 9. 시뮬레이션 결과

변경과 조건 설정이 끝나면, Run 버튼 ▶ 을 클릭하여 시뮬레이션을 시작합니다. 저장 여부를 묻는 윈도우가 표시되는 경우에는 ✓를 클릭하여 주십시오. 이 시뮬레이션은 조금 시간이 걸리며, 시뮬레이션의 진행 상태는 %로 표시됩니다.

시뮬레이션이 끝나면, 그림 9와 같은 결과가 표시됩니다. 입력전압 투입 후 출력이 5V로 상승하고, 기동에서 2ms 후에 Rload의 정상 부하에 펄스 부하가 추가되어, 1ms 후에 펄스 부하가 끝나고 정상 부하로 되돌아오는 총 4ms의 시뮬레이션 결과입니다. 이는 펄스 전류원, Rload, 시뮬레이션 설정으로 실시한 조건 설정과 일치하는 것을 알 수 있습니다.

출력전압의 부하 과도 응답과 약간의 변동이 관찰되므로, 보기 쉽도록 그래프의 범위를 변경합니다. 가로축의 눈금 부분을 오른쪽 버튼 클릭한 상태로 드래그하면 표시되는 범위를 지정할 수 있습니다. 마찬가지로 출력전압도 세로축에서 범위를 지정합니다 (그림 10). 이것으로 그림 4와 같은 그래프가 되어 출력전압의 응답을 검토할 수 있습니다. 그래프 부분에서 오른쪽 버튼을 클릭하면 기능이 표시됩니다. 자세한 사항은 본 IC의 시뮬레이션 가이드(PDF)를 참조하여 주십시오.

그림 10. 시뮬레이션 결과 그래프의 범위를 보기 쉽게 변경

각 기능 및 조작 방법에 대해서는 별도로 설명하겠습니다.

키 포인트

・Solution Circuit의 부품이나 회로를 변경할 때에는, ROHM Solution Simulator의 플랫폼인 「SystemVision® Cloud」로 이동해야 하지만, 클릭 한번으로 간단히 실시할 수 있다.

・「SystemVision® Cloud」로 이동하면, 로옴에서 제공하는 Solution Circuit을 자유롭게 변경하여 다양한 시뮬레이션이 가능하다.

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